В статье на базе обработанных статистических данных проанализированы тенденции развития ядерной энергетики в мире. Сделан вывод о том, что сегодня в мире уделяется значительное внимание развитию перспективных безопасных ядерных технологий, которые не только расширяют ресурсную базу ядерной энергетики, но и позволяют решить проблему ядерных отходов, ядерного нераспространения с одновременным обеспечением конкурентоспособности относительно других источников энергии.
Ключевые слова: атомная энергетика, ядерные технологии, реактор, ядерная безопасность
Рост мировых потребностей в топливе и энергии при существенных ресурсных и экологических ограничениях традиционной энергетики обусловливает необходимость своевременной подготовки новых энергетических технологий, способных взять на себя существенную часть энергетических потребностей, которые продолжают увеличиваться, и стабилизировать потребление органического топлива. К таким технологиям относятся и новые ядерные технологии. На эти технологии возлагается задача распространения преимуществ атомной энергетики и лишения присущих ей на сегодняшний день недостатков.
В последние годы, из-за аварии на японской атомной электростанции (АЭС) «Фукусима-дайити», уверенность в целесообразности использования атомной энергии в мире существенно пошатнулась. Однако, несмотря на отказ ряда стран от дальнейшей эксплуатации существующих и строительства новых АЭС, наметились положительные тенденции развития мировой ядерной энергетики. В частности, ряд стран Азии и Восточной Европы, стремясь достичь устойчивого экономического роста, энергетической безопасности и сокращения выбросов и диоксида углерода (СО2), в ближайшем будущем возобновят развитие ядерной энергетики в мире.
Планы широкомасштабного развития ядерной энергетики обусловлены рядом причин: растущий спрос на энергоресурсы из-за постоянного увеличения численности населения на земном шаре и быструю индустриализацию производства; обострение конкуренции за доступ к сырьевым рынкам; полнота запасов традиционных энергоносителей и неизбежный рост цен на них, а также политическая нестабильность в странах-экспортёрах нефти и газа; необходимость защиты окружающей среды в части выбросов парниковых газов, вызывающих «глобальное потепление»; желание создать независимые от внешних факторов ресурсы энергообеспечения.
Однако, существуют объективные факторы, которые существенно тормозят развитие отрасли. Прежде всего, к ним относятся крупные аварии на АЭС, которые формируют негативное общественное мнение и принятие соответствующих политических решений в ядерной сфере. Кроме того, существует необходимость решения проблем безопасности ядерной энергетики как с точки зрения её воздействия на человека и окружающую среду, так и проблем обращения с отработанным ядерным топливом.
Анализ последних научных работ показал, что учёные сходятся в едином мнении, что будущее ядерной энергетики немыслимо без реакторов на быстрых нейтронах, которые будут перерабатывать обеднённое ядерное топливо. Они позволяют более эффективно использовать запасы урана, решать задачи охраны окружающей среды. И являются ещё более безопасными, чем строящиеся сейчас ядерные энергоблоки.
Цель исследования заключается в том, чтобы рассмотреть перспективы развития ядерной энергетики в контексте мировых тенденций развития ядерных технологий.
С начала 2000-х годов и до сих пор ядерная энергетика находится на этапе подъёма, во многом обусловленного масштабным строительством АЭС в странах Азиатско-Тихоокеанского региона. В мире отмечается ускоренное закрытие устаревших АЭС, ужесточаются требования к государственному и международному регулированию безопасности объектов отрасли. Однако авария на АЭС «Фукусима-дайити» в Японии внесла определённые коррективы, которые негативно повлияли на прогнозируемые темпы развития отрасли. Бесспорно, ископаемые виды топлива (нефть, природный газ и уголь) по-прежнему удовлетворяет большую часть мировых потребностей, ведь никакой другой источник энергии не сможет сравниться с ними в доступности, экономичности и масштабах производства. Однако среди неископаемых видов топлива именно доля атомной энергии в потреблении энергии хотя и медленно, но растёт.
По прогнозам Всемирной ядерной ассоциации, сделанным в 2016 году, общемировые мощности ядерной энергетики возрастут на 26.7 % (до 494 ГВт) в 2030 году и более чем на 40 % (546 ГВт) в 2035 году (при высоком сценарии). При низком сценарии ядерно-энергетические мощности в 2030 году останутся примерно на нынешнем уровне. Предполагается, что в 2050 году ядерный потенциал составит около 964 ГВт, обеспечивая 24 % мирового электроснабжения [2]. Рост ядерной энергетики возможен благодаря ускоренному переходу на стандартные реакторы III и IV поколений, а также на реакторы на быстрых нейтронах [1]. Это позволит решить проблемы как обеспечения стран урановой рудой, так и отработанного ядерного топлива, повысить экономические показатели работы и безопасность АЭС.
Реакторы III поколения характеризуются снижением капитальных затрат и сокращением срока строительства; большим коэффициентом использования мощности и долгим сроком службы (типичный срок составляет 60 лет); простой и надёжной конструкцией, лёгкой в обслуживании и менее уязвимой к эксплуатационным проблемам; пониженной вероятностью аварий с расплавлением активной зоны; минимальным воздействием на окружающую среду; большей степенью выгорания топлива для уменьшения объёма отходов и потребности в топливе; использованием поглотителей, которые сгорят для продления срока службы топливных элементов.
Реакторы IV поколения будут экономически эффективными, более безопасными, будут производить меньше долгоживущих радиоактивных отходов и обеспечат требования к нераспространению ядерных технологий и материалов. Исследование и разработка реакторов IV поколения проводятся в рамках программы Generation IV International Forum, в которой принимают участие Аргентина, Бразилия, Великобритания, Канада, Южная Корея, ЮАР, США, Франция, Швейцария, Япония и Евратом, а также в рамках инициированного МАГАТЭ Международного проекта разработки инновационных ядерных реакторов и топливных циклов (INPRO).
Сегодня стремительно растёт число запросов в Международное агентство по атомной энергии (МАГАТЭ), особенно от развивающихся стран, по поводу предоставления им «технических условий» на создание энергетических систем, где ядерной энергетике отводится важное место.
На сегодняшний день только 8 стран имеют ядерный потенциал. 55 стран имеют 245 экспериментальных реакторов гражданского назначения, более 1/3 из них находится в развивающихся странах. По состоянию на 1 сентября 2016 года 31 страна имеет 447 промышленных ядерных реакторов с общей установленной мощностью свыше 390000 МВт. Это более чем в три раза превышает общую энергетическую мощность всех ресурсов Франции и Германии. Около 60 дополнительных ядерных реакторов находятся в стадии строительства, что эквивалентно 16 % существующих мощностей, в то время как более 160 находятся на стадии предложений к строительству, что эквивалентно почти половине нынешней мощности [2]. В 16 странах четверть электроэнергии вырабатывается атомными электростанциями, во Франции — три четверти, в Бельгии, Чешской Республике, Финляндии, Венгрии, Словакии, Швеции, Швейцарии, Словении и Украине — около одной трети и больше. Более 30 % электроэнергии в Южной Корее и Болгарии вырабатывается атомными электростанциями. В США, Великобритании, Испании, Румынии и России почти пятая часть энергии является ядерной. В Японии более одной четверти электроэнергии вырабатывалась атомными электростанциями и после аварии на АЭС страна возвращается к этому уровню. В Италии и Дании лишь 10 % электроэнергии имеет ядерное происхождение.
Сегодня из всех действующих реакторов АЭС в мире почти половина эксплуатируются сверх проектного срока. В то же время относительно 112 энергоблоков, согласно данным МАГАТЭ, планируется продлить срок эксплуатации. Как показывает мировой опыт, удлинение проектных сроков эксплуатации энергоблоков обусловлено экономической целесообразностью и обеспечением необходимого уровня безопасности. По итогам 2015 года, к энергосети были подключены десять новых реакторов, восемь из которых находятся в Китае, по одному — в Республике Корея и в Российской Федерации — (энергоблок № 4 Белоярской АЭС).
По данным Международного ядерного агентства, по состоянию на 1 сентября 2016 года, первое место по производству ядерной энергии в мире занимают США (около одной трети электроэнергии из АЭС в мире). Отдельного внимания заслуживает развитие атомной энергетики в странах ЕС. Фактически, ядерная энергия, несмотря на катастрофу на японской АЭС «Фукусима-дайити», рассматривается как экологический источник энергии наряду с ВИЭ (возобновляемые источники энергии). Важность ядерной энергетики отражается в решениях на общеевропейском уровне, принятых в связи с необходимостью сокращения к 2020г. выбросов парниковых газов на 20 % [1]. Сегодня ядерная энергетика больше всего представлена в Болгарии, Финляндии, Чехии, Словении, Швеции, Бельгии, Венгрии, Словакии и Франции. В указанных странах доля производства электроэнергии на АЭС составляет 32–77 %. Среди стран-членов ЕС Франция считается крупнейшим ядерным государством, поскольку занимает второе место в мире после США по количеству действующих реакторов. Страна, несмотря на последствия катастрофы в Японии, продолжайте как количественно, так и качественно наращивать ядерный энергетический потенциал. Первая АЭС во Франции была построена в 1956г., но только после нефтяного «шока» 1970-х годов её атомная энергетика постепенно заняла ведущее место. А специальный закон, принятый 13 июля 2005г., закрепил за ядерной энергетикой статус главного источника энергии. Несмотря на завершение срока эксплуатации большинства АЭС в 2020г., в стране постепенно обновляется оборудование и активно реализуется программа построения реакторов нового поколения, отвечающих требованиям экономической конкуренции, охраны окружающей среды и повышенной безопасности.
Страной же, которая кардинально изменила вектор развития ядерной энергетики среди развитых стран ЕС, является Германия. 14 марта 2011г. канцлер А. Меркель объявила о пересмотре стандартов безопасности для немецких АЭС, и эту дату можно считать началом радикальных изменений в развитии ядерной энергетики Германии. Тогда же была создана Этическая комиссия безопасного энергоснабжения (Ethics Commission for a Safe Energy Supply), которая рекомендовала осуществить отход страны от ядерной энергетики до 2021г. и остановку реакторов.
Противоположная ситуация сложилась в странах Восточной Европы. Согласно имеющимся прогнозам, такие страны, как Польша, Румыния, Чехия, Словакия, Болгария, Словения и Литва при определённых обстоятельствах способны стать локомотивами «атомного ренессанса» в ЕС, а строительство новых АЭС позволит решить сразу несколько важнейших задач: получить относительно недорогую электроэнергию в значительных объёмах, достичь установленных экологических нормативов и обеспечить энергетическую безопасность.
В мае 2014. Европейская Комиссия приняла новую Стратегию энергетической безопасности, рекомендации которой касались преимущественно обеспечения энергетической безопасности. В декабре 2015г. в Париже во время ХХ конференции стран-участниц Рамочной конвенции ООН об изменении климата атомная энергетика была признана как низкоуглеродистая технология производства электроэнергии и она была включена наряду с другими низкоуглеродистыми технологиями в схемы финансирования деятельности по предупреждению изменения климата.
Российская инициатива направлена на организацию широкомасштабного международного сотрудничества по разработке конкурентоспособных, экологических, безопасных с точки зрения распространения ядерного оружия инновационных ядерных технологий, способных обеспечить устойчивое развитие общества в долгосрочном плане. Россия неуклонно движется вперед, разрабатывая планы расширения роли ядерной энергетики, включая разработку ядерного реактора по новейшей технологии. Наша страна планирует увеличить свой ядерный потенциал до 30,5 ГВт к 2020 году, используя легководные реакторы мирового класса [3]. Россия является мировым лидером по экспорту ядерных реакторов, строительству и финансированию новых АЭС в ряде стран.
Модернизация российской экономики затрагивает и ядерную энергетику. Внедрение инновационных подходов к проектированию, строительству и эксплуатации атомных электростанций является требованием времени. Например, развитие технологии реакторов на быстрых нейтронах позволяет решить целый ряд важнейших задач, таких как обеспечение безопасности АЭС и эффективное использование ядерного топлива [1, с. 31].
Стоит заметить, что во всём мире на АЭС постоянно проводятся работы по повышению безопасности, которые учитывают уроки аварии на АЭС «Фукусима-дайити», а также включают повышение эффективности глубокоэшелонированной защиты; укрепление потенциала аварийной готовности и реагирования; поддержание и активизацию работы по наращиванию потенциала; защита населения и окружающей среды от ионизирующих излучений. Базовым элементом по укреплению инфраструктуры ядерной безопасности, проводимой государствами и другими соответствующими организациями (в частности, Всемирная ядерная ассоциация, Международное ядерное агентство, Европейская организация по ядерным исследованиям, Агентство по ядерной энергии и др.), является План действий МАГАТЭ по ядерной безопасности.
Несмотря на продолжающиеся дискуссии относительно рисков эксплуатации объектов «мирного атома», в последние годы развитие мировой ядерной энергетики характеризуется положительными тенденциями. О чём, в частности, свидетельствуют активное строительство новых и модернизация уже действующих реакторов во многих странах. На атомную энергетику сегодня приходится 11,5 % мирового производства электроэнергии и, по прогнозам Международного энергетического агентства, её доля будет неуклонно расти. Ядерная энергетика продолжает оставаться одним из перспективных направлений. По сравнению с традиционными источниками энергии ядерная энергетика имеет более высокую производительность (в частности ядерное топливо); не создаёт парниковый эффект, поскольку считается самым чистым по экологическим стандартам способом генерирования энергии. Ежегодно АЭС в Европе позволяют избежать эмиссии 700 млн. тонн СО2; имеется возможность повторного использования топлива (после регенерации).
Литература:
- Акатов А. А., Коряковский Ю. С. Будущее ядерной энергетики. Реакторы на быстрых нейтронах. — 2012. — 36 с.
- Всемирная ядерная ассоциация: официальный сайт. Режим доступа: http://www.world-nuclear.org/
- Государственная корпорация по атомной энергии «Росатом»: официальный сайт. Режим доступа: http://www.rosatom.ru/
- Обзор ядерных технологий — 2016: Доклад Генерального директора Международного агентства по атомной энергии (IAEA). — 70 с. — [Электронный ресурс]. Режим доступа: https://www.iaea.org/About/Policy/GC/GC60/GC60InfDocuments/Russian/gc60inf-2_rus.pdf
- Europe 2020: Europe’s growth strategy — http://ec.europa.eu/europe2020/pdf/europe_2020_explained.pd
