В настоящее время за счет ядерных ресурсов покрывается менее 1 % мирового потребления энергоресурсов, что способствует зарождению нового крупнейшего направления развития. Возможность технического использования ресурсов энергии, освобождаемой при делении тяжелых ядер, и энергии синтеза легких ядер в принципе изменила ситуацию, существовавшую в первой половине XXI века. Расширение области применения атомной электроэнергетики определяется, прежде всего, ее экономикой.
Намечавшийся еще в начале столетия срок исчерпания нефти 20–30 лет, и сейчас масштабы добычи нефти непредвиденно колоссально возросли. Такая же история повторится с ураном. Тенденция к снижению себестоимости ядерной электроэнергии будет длительной и устойчивой, а это создаст новые возможности расширения электротехнологии.
Так как ядерные электростанции практически равной экономичности могут создаваться в любой точке земного шара, то в результате из-за приближения к источникам сырья, произойдет дальнейшее ускорение электрификации технологических процессов. Возникнет и ряд новых технологических процессов, которые сейчас еще не выгодно электрифицировать из-за высокой стоимости электроэнергии.
Перспектива снижения себестоимости электроэнергии даст возможность решить грандиозную задачу промышленного получения опресненной воды для районов, где она дефицитна. Дефицит пресноводных ресурсов быстро нарастает и захватывает промышленно и сельскохозяйственного развитые районы, поэтому усилия по развитию технологии опреснения вод в крупных масштабах, предпринимаемые в СССР, США и ряде других стран, имеют очень актуальное значение и, несомненно, приведут к возникновению новой, весьма энергоемкой отрасли энергетики. Проведем анализ факторов развития атомной энергетики [1].
Перспективы энергообеспечения на длительный период времени не могут более связываться с углеводородным топливом, как базовым энергоисточником. Аргументы в поддержку такого утверждения известны: топливо не возобновляемо, ресурсы его ограничены, стоимость добычи и транспортировки растёт, энерготехнологии на его основе не могут удовлетворять современным экологическим требованиям [1].
Настороженное отношение общественности к ядерной энергетике говорит о том, что общество не достигло уровня развития традиционной энергетики сжигания органического топлива или других видов промышленности, к проблемам которых общество относится достаточно равнодушно. Однако отношение, сложившееся в отношении атомной энергетики после Чернобыля, как врага природы и экологии, постепенно уходит в прошлое.
Вся промышленная деятельность человечества оказывает техногенное воздействие на окружающую природную среду. Если сравнивать вред от воздействия других технологий на общий риск для жизни человека и природы в целом, то АЭС является наиболее безопасным из всех.
Несмотря на опасность производства, связанного с радиацией, за 50 лет освоения атомной энергии в мире от переобучения погибло меньше людей, чем погибает ежедневно в результате автомобильных аварий. По данным ученых США вероятность погибнуть в результате аварии на предприятиях атомной промышленности в 100 раз ниже, чем в автомобильной катастрофе и в 1000 раз ниже, чем от болезни сердца [2].
В XXI веке к атомной энергетике предъявляются 5 основных требований: безопасность, экономика (конкурентоспособность по сравнению с другими энерготехнологиями), нераспространение, обращение с отработавшим топливом и радиоактивными отходами [2].
Три главных потенциала ядерной энергетики позволят выполнить эти требования:
− огромный энергоресурсный (теплотворная способность ядерного топлива в 2–3 млн. раз больше, чем у традиционных видов),
− энергоэкономический (экономический показатели не зависят от места расположения)
− энергоэкологический (отсутствие вредных выбросов) [2].
Поиск безопасных и экономичных путей развития атомной энергетики, можно разделить на два основных направления. Первый подразумевает под собой, что все усилия должны быть сосредоточены на устранении недоверия общества к безопасности ядерных технологий. Для этого необходимо разрабатывать новые реакторы, более безопасные, чем существующие легководные. Представляются два типа реакторов: «технологически предельно безопасный» реактор и «модульный» высокотемпературный газоохлаждаемый реактор. Прототип модульного газоохлаждаемого реактора разрабатывался в Германии, а также в США и Японии. В отличие от легководяного реактора, конструкция модульного газоохлаждаемого реактора такова, что безопасность его работы обеспечивается пассивно, без прямых действий операторов или электрической либо механической системы защиты. В технологически предельно безопасных реакторах тоже применяется система пассивной защиты. Такой реактор, идея которого была предложена в Швеции, не продвинулся далее стадии проектирования. В тоже время он получил широкую поддержку в США среди тех, кто видит в нем потенциальные преимущества перед модульным газоохлаждаемым реактором. Будущее обоих вариантов туманно из-за их неопределенной стоимости, трудностей разработки, а также спорного будущего самой атомной энергетики.
Второе направления полагает, что развитым странам потребуются новые электростанции, на разработку которых остается очень мало времени. Первоочередная задача состоит в том, чтобы стимулировать вложение средств в атомную энергетику. Помимо этих двух перспектив развития атомной энергетики сформировалась и совсем иная точка зрения, которая возлагает надежды на более полную утилизацию подведенной энергии, возобновляемые энергоресурсы и на энергосбережение. По мнению сторонников этой точки зрения, если передовые страны переключатся на разработку более экономичных источников света, бытовых электроприборов, отопительного оборудования и кондиционеров, то сэкономленной электроэнергии будет достаточно, чтобы обойтись безо всех существующих АЭС. Наблюдающееся значительное уменьшение потребления электроэнергии показывает, что экономичность может быть важным фактором ограничения спроса на электроэнергию.
Кризисное состояние окружающей среды настоятельно требует перехода к новой энерготехнологии, не связанной с сжиганием углеводородного топлива. В качестве альтернативного базового энергоисточника в настоящее время может рассматриваться только атомная энергетика на основе реакторов деления. Современная атомная энергетика представляет собой освоенную технологию промышленного производства энергии, надежность, безопасность и экономичность которой подтверждены многолетним опытом эксплуатации большого числа энергетических установок во всем мире. Атомная энергетика имеет большой потенциал техническо-экономического совершенствования, реализация которого, сдерживается из-за отсутствия эффективной государственной поддержки и недостаточной инвестиционной привлекательности проектов атомных станций.Большая атомная энергетика способна развиваться в течении исторически длительного периода времени, должна иметь в своей структуре быстрые ядерные реакторы и базироваться на замкнутом топливном цикле с переработкой отработанного топлива, что позволит проблемы создания надежной топливной базы атомной энергетики [2].
Для радикального решения проблемы дефицита энергоресурсов при одновременном обеспечении экологических требований доля ядерной энергии должна в разы увеличиться в XXI веке. Эта задача может быть решена при условии придания ей статуса приоритетной национальной программы, что предполагает развитие отраслевой науки, государственную поддержку, обеспечение процесса передачи знаний и опыт от ветеранов отрасли новому поколению специалистов [2].
Модернизация российской экономики, затронет ядерную энергетику. Внедрение инновационных подходов к проектированию, строительству и эксплуатации атомных электростанций является требованием времени. Развитие технологии реакторов на быстрых нейтронах, позволяет решить целый ряд важнейших задач, таких как обеспечение безопасности АЭС и эффективное использование ядерного топлива. Более того, «быстрая энергетика» является ключом к ряду накопленных в ядерной отрасли проблем, имеющих отношение к национальной безопасности и охране окружающей среды.
Во-первых, в результате более глубокого и полного использования урана в бридерах снижается потребность в его добычи воздействие на окружающую среду. Дополнительные меры позволят вообще прекратить добычу урана на довольно длительный срок. Его будут получать из отработавшего ядерного топлива (ОЯТ) и обедненного гексафторида урана (ОГФУ), запасы которых более чем достаточны [3].
Во-вторых, снижается воздействие на окружающую среду при обращении с радиоактивными отходами. Радиоактивные отходы требуют обустройства дорогостоящих хранилищ, чтобы обеспечить их изоляцию от окружающей среды на протяжении длительного времени. Бридеры позволяют резко снизить время, необходимое для их изоляции и уменьшить потенциальную опасность отходов [3].
В-третьих, плутоний, полученный при переработке ОЯТ реакторов на тепловых нейтронах, также может быть утилизирован в бридерах. Противоположный подход (хранение и окончательное захоронение плутония в качестве радиоактивных отходов) требует особых мер по обеспечению безопасности и, соответственно, высоких затрат [3].
Преимущества быстрых реакторов очевидны. Осознаны они и за рубежом, поэтому сегодня для России как мирового лидера в этой области открывается новый рынок, на который мы можем поставлять технологии и высокотехнологичное оборудование. Вместе с тем возникает риск проиграть в гонке «быстрых» технологий Китаю или Индии, поэтому необходимо форсированное развитие этого направления в российской ядерной энергетике [3].
Таким образом, в настоящее время атомная энергетика сохраняет и усиливает свои позиции, как один из основных мировых источников энергии, и на атомную энергию приходится 6 % мирового топливо–энергетического баланса и 17 % производимой электрической энергии.
Литература:
- Обозов С. А. Ядерная энергетика и ее роль в техническом прогрессе / С. А. Обозов. М.: Росэнергоатом, 2010.
- Митенков Ф. Ядерная энергия — решение глобальных проблем человечества в XXI веке. Госкорпорация «Росатом», Российская академия наук, Ядерное общество России. Москва, 2005 г.
- Акатов А. А., Коряковский Ю. С. Будущее ядерной энергетики. Информационные центры по атомной энергии. Москва, 2012 г.
