Проблемы и перспективы развития мировой атомной энергетики

      Безопасность настоящего поколения реакторов обеспечивается, главным образом, увеличением числа различных систем безопасности и систем ограничения выхода активности, ужесточением требований к оборудованию и персоналу. В результате АЭС становятся все более и более сложными и, следовательно, - более и более дорогими. Можно сказать, что при господствующей в настоящее время философии безопасности атомная энергетика близка к её экономически “предельному” уровню

     Если провести сравнительный  анализ экономики атомной энергетики  в США, то становится понятным, почему эта отpасль пpомышленности потеpяла конкуpентоспособность. С начала 1970-х годов резко выросли затраты на АЭС. Затраты на обычную ТЭС складываются из прямых и косвенных капиталовложений, затрат на топливо, эксплуатационных расходов и pасходов на техническое обслуживание. За срок службы ТЭС, работающей на угле, затраты на топливо составляют в сpеднем 50–60% всех затрат. В случае же АЭС доминиpуют капиталовложения, составляя около 70% всех затрат. Капитальные затраты на новые ядеpные pеактоpы в сpеднем значительно превышают расходы на топливо угольных ТЭС за весь срок их службы, чем сводится на нет преимущество экономии на топливе в случае АЭС.

Атомная энергия сильно проигрывает в  плане экономической эффективности  в сравнении с конкурирующими энергоносителями, то есть, органическим топливом и природным газом, – не говоря уже об альтернативных источниках энергии. Другим фактором, сильно подрывающим основы экономической целесообразности атомной энергетики, является необходимость, – в отличие от других секторов энергетики, – преимущественного государственного регулирования этой сферы, поскольку эксплуатация атомной энергии требует обеспечения безопасности, контроля над распространением и решения проблем обращения с отходами. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Причины отказа от атомной  энергетики 

    Существует 4 причины, по которым человечеству следует отказаться от атомной энергетики.

    1. Каждая атомная электростанция, независимо от степени надежности, является по сути стационарной атомной бомбой, которая может быть в любой момент взорвана путем диверсии, бомбардировкой с воздуха, обстрелом ракетами или обычными артиллерийскими снарядами, играющими в данном случае роль детонатора. В сегодняшнем мире, где террористы и фанатики бьют из ракетных установок по больницам и детским садам и не задумываются, снести ли с лица земли город противника, если на то появится хоть малейшая возможность, это реальная, а не теоретическая опасность.

    2. На примере Чернобыля мы на  собственном опыте убедились, что авария на атомной электростанции может произойти и просто по чьей-то небрежности. К примеру, по материалам доклада сенатора Гленна (США), опубликованного в мае 1986 года, с 1971 по 1984 г. на АЭС мира произошла 151 серьезная авария, при каждой из которых имел место “значительный выброс радиоактивных материалов с опасным воздействием на людей”. С тех пор года не проходило, чтобы в той или иной стране мира не происходило серьезной аварии на АЭС.

    3. Реальной опасностью являются  радиоактивные отходы атомных электростанций, которых за прошедшие десятилетия накопилось довольно много и накопится еще больше, если атомная энергетика займет доминирующее положение в мировом энергобалансе. Сейчас отходы атомного производства в специальных контейнерах зарывают глубоко в землю или опускают на дно океана. Оба способа не являются безопасными: с течением времени защитные оболочки разрушаются и радиоактивные элементы попадают в воду и почву, а значит и в организм человека.

    4. Не стоит забывать, что атомное горючее может быть с одинаковой эффективностью использовано и в АЭС, и в атомной бомбе. Совет безопасности ООН не зря пресекает попытки развивающихся тоталитарных государств ввозить атомное горючее якобы для развития атомной энергетики. Одно это закрывает атомной энергетике дорогу в будущее в качестве доминирующей части мирового энергобаланса.

    С другой стороны без атомных электростанций не обойтись.

    Но, атомная энергетика имеет и немаловажные достоинства. Американские специалисты подсчитали, что если к началу 90-х годов в СССР все атомные электростанции заменили бы на угольные той же мощности, то загрязнение воздуха стало бы настолько велико, что это привело бы к 50-кратному увеличению преждевременных смертей в XXI в. в сравнении с самыми пессимистическими прогнозами последствий чернобыльской катастрофы  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Перспективы атомной энергетики 

      Перспективы расширения и дальнейшего  развития атомной отрасли в  общемировом масштабе зависят  от того, насколько успешно будут  решены основные стоящие перед ней проблемы. 

От  атомной энергетики на сегодняшнем этапе  требуется:

• продолжать работу по укреплению надёжности и безопасности АЭС;
• заручиться поддержкой общественного мнения;
• сохранять и развивать необходимые компетенции у специалистов отрасли;
• искать пути эффективного обращения с ОЯТ и РАО;
• продемонстрировать на практике возможность окончательного захоронения высокоактивных отходов;
• совершенствовать способы и процедуры транспортировки топлива;
• поддерживать доверие к способности атомной энергетики противостоять угрозам распространения;
• создать необходимую инфраструктуру в странах, только начинающих развивать атомную энергетику;
• разрабатывать проекты реакторов, подходящие для конкретных стран;
• выйти в долгосрочной перспективе на эффективное использование ресурсов.

 
 

  В будущем, возможно, потребуется пойти на следующие шаги:

• ввести информационный обмен между государствами в связи с лицензированием проектов энергоблоков;
• создавать региональные ядерные инфраструктуры, включая объекты ЯТЦ;
• организовывать международные хранилища ОЯТ и РАО.

 

      Снизить затраты на технологическое  развитие поможет международное  сотрудничество, и особенно это  будет заметно для инновационных  систем. Важную роль в этом  играют инициативы "Generation IV" и  ИНПРО. А общему развитию атомной энергетики в мире будут способствовать российская инициатива по созданию глобальной инфраструктуры атомной энергетики (GNPI) и американская инициатива GNEP. 

Прогнозы

      В настоящее время атомная  энергетика сохраняет свои позиции  как один из основных мировых источников энергии.

      На ядерную энергию приходится - 6% мирового топливно-энергетического  баланса и - 17% производимой электроэнергии.

      Прогнозируется рост мощностей  АЭС, прежде всего в странах  Азии и Азиатско-тихоокеанского  региона (Китай, Южная Корея, Индия, Япония), а также некоторых стран Восточной Европы (Чешская Республика, Словацкая Республика) и ряда стран, входящих в Содружество Независимых Государств (Россия, Украина, Казахстан). У целого ряда стран есть намерение вступить в “ядерный энергетический клуб” (Турция, Иран, Индонезия, Вьетнам). Однако по современным прогнозам МАГАТЭ, даже при осуществлении этих намерений общемировая доля ядерной электроэнергии в электропроизводстве в ближайшие 20-25 лет снизится до 12-15%.

      Долгосрочные прогнозы мировой атомной энергетики весьма противоречивы, что отражает и отношение к ней общества, и неблагоприятную для нее конъюнктуру, и настроения в самом ядерном сообществе после неудавшейся попытки решить все ее проблемы с ходу.

      В прогнозах Мирового энергетического совета (МИРЭС) доля атомной энергетики к 2050 г. в мировом энергобалансе не превысит 10%

      По результатам прогнозных оценок  Института систем энергетики  им. Л.А. Мелентьева (ИСЭМ) СО РАН  общий вклад атомной энергетики в мировой энергетический баланс может возрасти к 2100 г. до 30%.

      Международное Энергетическое Агентство  (IEA/OECD 1998) прогнозирует к 2020 г.  снижение доли атомной энергетики  в производстве электричества  до -10% при сохранении общей установленной  мощности атомных энергоблоков на сегодняшнем уровне.

      Министерство энергетики США  (EIA/DOE 1999) в качестве наиболее вероятного  сценария рассматривает снижение  к 2020 г. установленной мощности  атомных энергоблоков на 10% в мире  и на 25% в развитых странах.

      Прогнозы 1999 г. Института энергетических  исследований РАН указывают на  возможность роста производства  электроэнергии АЭС России до 160 млрд. кВт•ч в 2010 г. и до 330 млрд. кВт•ч в 2020 г.

      Ожидаемое к середине XXI века почти  удвоение населения Земли, в основном за счёт развивающихся стран, и приобщение их к индустриальному развитию может привести к удвоению мировых потребностей в первичной и к утроению (до 6000 ГВт) в электрической энергии. Атомная энергетика, отвечающая требованиям крупномасштабной энергетики по безопасности и экономике, могла бы взять на себя существенную часть прироста мировых потребностей в топливе и энергии [~4000 ГВт (эл.)]. Развитие к середине века мировой атомной энергетики такого масштаба явилось бы радикальным средством стабилизации потребления обычных топлив и предотвращения следующих кризисных явлений:  

• истощения дешёвых ресурсов углеводородных топлив и возникновение конфликтов вокруг их источников, дестабилизации мирового топливного цикла;

 

• достижения  опасных пределов выбросов продуктов химического горения.

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Альтернативные  решения 

Две альтернативы 

      Ученые Российского научного  центра "Курчатовский институт" убеждены, что международному научному  сообществу неминуемо придется реализовать возможности ядерной энергии по замыканию топливного цикла и расширенному воспроизводству топлива с использованием в качестве сырья урана и тория.

     У этой точки зрения есть  немало оппонентов. Скептики согласны, что торий способен расширить топливную базу ядерной энергетики в несколько раз, но для этого нужно создать промышленность по его добыче, производству и переработке. Кроме того, торий как потенциальный топливный ресурс не конкурирует с ураном, а лишь создает дополнительные ресурсные возможности. Основной же аргумент сторонников открытого цикла состоит в том, что запрет на извлечение плутония из отработавшего ядерного топлива и его повторное использование в реакторах якобы решает проблему нераспространения отходов ядерного топлива (ОЯТ). Ресурс ядерного топлива, масштабы накопленных ОЯТ и рециркуляция плутония сторонниками этой точки зрения не рассматриваются.

      Приверженцы же замкнутого цикла,  в свою очередь, обращают внимание  общественности на то обстоятельство, что модель открытого топливного цикла вовсе не решает проблему ОЯТ, а, напротив, усугубляет ее. В качестве иллюстрации приводится следующий аргумент. Американцы построили в Юкка Маунтин мощное хранилище ОЯТ с емкостью приблизительно 70 тыс. тонн. В случае развития американской ядерной энергетики по сценарию открытого цикла к концу века им придется построить еще порядка 50 подобных сооружений. Кроме того, неизбежна необходимость наращивания значительных объемов разделительного производства, что противоречит главному аргументу оппонентов - открытый цикл, дескать, снижает риск распространения ОЯТ. 

Замкнутый цикл без расширенного воспроизводства  плутония (КВ~1,6) 

Замыкание топливного цикла с выделением плутония из тепловых реакторов и начальной  его загрузкой в быстрые реакторы без расширенного воспроизводства также не позволяет выйти на требуемые уровни мощности при использовании 14 млн т природного урана. Мощность тепловых реакторов достигнет к 2050 году 1200 ГВт и далее снизится до нуля к 2100 году. Мощность всей системы ядерной энергетики достигнет максимума (2300 ГВт) примерно к 2060 году и снизится до 1600 ГВт к 2100 году (быстрые реакторы вводятся только на плутонии). В конце периода мощность ядерной энергетики начинает медленно расти за счет небольшой избыточной наработки плутония в быстрых реакторах. Максимальная добыча урана (200 тыс. тонн в год) и максимальная мощность разделительного производства в 290 млн ЕРР будут достигнуты к 2040 году. 

Замкнутый цикл с расширенным  воспроизводством плутония (КВ~1,6) 

      Введение быстрых реакторов с расширенным воспроизводством плутония позволяет обеспечить поступательное наращивание производства ядерной энергии, не превышая добычи 15 млн т природного урана. Быстрые реакторы с расширенным воспроизводством плутония вводятся с 2040 года. Добыча природного урана в сумме составит 14 млн тонн при максимуме ежегодной добычи 200 тыс. тонн и будет прекращена в 2100 голу. Максимальное разделение (290 млн ЕРР в год) будет достигнуто к 2040 году. Доля быстрых реакторов составит примерно 60% к 2100 году. Количество рециклируемого плутония составит 1500 и 7500 т в год соответственно в 2050 и 2100 годы.

      Двухкомпонентная структура ядерно-энергетической системы (тепловые реакторы, удовлетворяющие нужды различных потребителей плюс быстрые реакторы с расширенным воспроизводством для базовой нагрузки), по мнению российских экспертов, обеспечат не только умеренное развитие мировой ядерной энергетики (к 2050 году мощность атомных электростанций достигнет 2000 ГВт, а к 2100-му - 5000 ГВт), но и позволит реализовать "агрессивный" сценарий, в котором предусматривается дополнительное производство электроэнергии, в том числе с внедрением реакторов малой и средней мощности, а также использование реакторов для производства водорода, технологического и бытового тепла и пресной воды. Дополнительно к приведенным выше мощностям ядерная энергетика в состоянии обеспечить производство электроэнергии в количестве 30EJ в 2050 году и 70 EJ - в 2100 году.