Электроэнергетика атомная: Росатом Госкорпорация «Росатом» ядерные технологии атомная энергетика АЭС ядерная медицина

Росатом Госкорпорация «Росатом» ядерные технологии атомная энергетика АЭС ядерная медицина

Росатом Госкорпорация «Росатом» ядерные технологии атомная энергетика АЭС ядерная медицина

На АЭС происходит три взаимных преобразования форм энергии

Ядерная энергия

переходит в тепловую

Тепловая энергия

переходит в механическую

Механическая энергия

преобразуется в электрическую

РЕАКТОР

1. Ядерная энергия переходит в тепловую

Основой станции является реактор — конструктивно выделенный объем, куда загружается ядерное топливо и где протекает управляемая цепная реакция. Уран-235 делится медленными (тепловыми) нейтронами. В результате выделяется огромное количество тепла.

ПАРОГЕНЕРАТОР

2. Тепловая энергия переходит в механическую

Тепло отводится из активной зоны реактора теплоносителем — жидким или газообразным веществом, проходящим через ее объем. Эта тепловая энергия используется для получения водяного пара в парогенераторе.

ЭЛЕКТРОГЕНЕРАТОР

3. Механическая энергия преобразуется в электрическую

Механическая энергия пара направляется к турбогенератору, где она превращается в электрическую и дальше по проводам поступает к потребителям.

Основным элементом реактора является активная зона(1). Она размещена в бетонной шахте. Обязательными компонентами любого реактора являются система управления и защиты, позволяющая осуществлять выбранный режим протекания управляемой цепной реакции деления, а также система аварийной защиты – для быстрого прекращения реакции при возникновении аварийной ситуации. Все это смонтировано в главном корпусе.

Есть также второе здание, где размещается турбинный зал(2): парогенераторы, сама турбина. Далее по технологической цепочке следуют конденсаторы и высоковольтные линии электропередач, уходящие за пределы площадки станции.

На территории находятся корпус для перегрузки и хранения в специальных бассейнах отработавшего ядерного топлива. Кроме того, станции комплектуются элементами оборотной системы охлаждения – градирнями(3) (бетонная башня, сужающаяся кверху), прудом-охладителем (естественный водоем, либо искусственно созданный) и брызгальными бассейнами.

АЭС С 1-КОНТУРНЫМИ РЕАКТОРАМИ

АЭС С 1-КОНТУРНЫМИ РЕАКТОРАМИ

Одноконтурная схема применяется на атомных станциях с реакторами типа РБМК-1000. Реактор работает в блоке с двумя конденсационными турбинами и двумя генераторами. При этом кипящий реактор сам является парогенератором, что и обеспечивает возможность применения одноконтурной схемы. Одноконтурная схема относительно проста, но радиоактивность в этом случае распространяется на все элементы блока, что усложняет биологическую защиту.

В настоящее время в России действует 4 АЭС с одноконтурными реакторами

АЭС С 2-КОНТУРНЫМИ РЕАКТОРАМИ

АЭС С 2-КОНТУРНЫМИ РЕАКТОРАМИ

Двухконтурную схему применяют на атомных станциях с в водо-водяными реакторами типа ВВЭР. В активную зону реактора подается под давлением вода, которая нагревается. Энергия теплоносителя используется в парогенераторе для образования насыщенного пара. Второй контур нерадиоактивен. Блок состоит из одной конденсационной турбины мощностью 1000 МВт или двух турбин мощностью по 500 МВт с соответствующими генераторами.

В настоящее время в России действует 6 АЭС с двухконтурными реакторами

АЭС С 3-КОНТУРНЫМИ РЕАКТОРАМИ

АЭС С 3-КОНТУРНЫМИ РЕАКТОРАМИ

Трехконтурную схему применяют на АЭС с реакторами на быстрых нейтронах с натриевым теплоносителем типа БН. Чтобы исключить контакт радиоактивного натрия с водой, сооружают второй контур с нерадиоактивным натрием. Таким образом схема получается трехконтурной.

В настоящее время в России действует 1 АЭС с трехконтурным реактором

В настоящее время в России действует 4 АЭС с одноконтурными реакторами

В настоящее время в России действует 6 АЭС с двухконтурными реакторами

В настоящее время в России действует 1 АЭС с трехконтурными реакторами

Выбрать язык:

Русский /
English

Следите за нами:

Следите за нами:

Этот сайт использует cookies. Продолжая работу с сайтом, Вы выражаете своё согласие на обработку Ваших персональных данных. Отключить cookies Вы можете в настройках своего браузера.
Подробнее

СОГЛАСЕН

Атомная энергетика: опасно и нерентабельно | Европа и европейцы: новости и аналитика | DW

«Чистая и дешевая энергия для всех» — так еще в 70-е годы прошлого века превозносили атомную энергию. Ей предвещали золотой век: к 2000 году АЭС во всем мире должны были вырабатывать от 3600 до 5000 ГВт. Но к концу 2012 года в электросети поступало всего 335 ГВт — менее одной десятой от запланированного объема. После Чернобыля и особенно Фукусимы эйфория окончательно угасла. Последняя катастрофа произошла в Японии, а выводы были сделаны за девять с лишним тысяч километров — в Германии. Здесь было принято решение об окончательном отказе от атомной энергии.

Доля атомной энергии сокращается

«После Фукусимы тенденция заката атомной энергетики однозначно усилилась», — констатирует в интервью DW независимый эксперт Майкл Шнайдер. Вот уже 30 лет он собирает информацию и издает ежегодный отчет о состоянии ядерной энергетики в мире — World Nuclear Industry Report. Вот только один пример из него: в 1993 году в мире действовало 430 реакторов, обеспечивавших 17 процентов вырабатываемой электроэнергии. К концу 2012 года реакторов осталось 375, их доля в общем объеме производства электроэнергии упала до 11 процентов.

Вот так выглядит разрушенный энергоблок на АЭС в Фукусиме через два года после аварии

И дело не только в катастрофах. Все важнее становится фактор рентабельности. Немецкий энергетический концерн RWE, один из крупнейших в Европе, отказался от ряда проектов строительства новых АЭС. Главный стратег RWE Томас Бирр (Thomas Birr) в интервью DW делает упор на финансовые риски: «АЭС — чрезвычайно дорогой вид производства энергии. Сроки и процедуры планирования, допусков и строительства затяжные и дорогостоящие. Если вы сегодня примете решение построить реактор, причем все равно, в какой стране мира, приносить деньги он начнет не раньше, чем через 12-15 лет».

Рейтинговые агентства за последние пять лет снизили оценки ряда предприятий, связанных с атомной отраслью. Слишком велики риски. Зато решение немецкого концерна Siemens окончательно порвать с ядерной энергетикой тут же привело к повышению рейтинга компании.

Без государственного финансирования АЭС не построишь

Майкл Шнайдер уверен, что в условиях свободного рынка строительство новых АЭС сегодня нерентабельно. «Строительство возможно только в тех странах, где есть воля руководства финансировать эти проекты или гарантировать капиталовложения. Такой особый случай — Китай и, частично, Россия».

Еще в 2007 году тогдашний первый вице-премьер российского правительства Сергей Иванов уверял, что, начиная с 2015 года, в РФ будут вводить в строй по два новых энергоблока ежегодно, причем «без бюджетного финансирования, потому что атомная отрасль становится прибыльной и даже высокоприбыльной».

К 2030 году Иванов планировал довести долю АЭС в энергобалансе России до 30 процентов. В 2011 году Владимир Путин, тогда занимавший пост премьер-министра, говорил о 25 процентах.

Действительность нещадно корректирует все планы. По данным World Nuclear Industry Report, в 2011 году доля АЭС в российском энергобалансе составляла 17,6 процентов против 17,8 процентов в 2009 году. Строительство новых реакторов затягивается, сметы непомерно растут.

Вот, например, Белоярская АЭС в Свердловской области. Первые два энергоблока остановлены в связи с выработкой ресурса. Работает только третий на быстрых нейтронах, мощность которого 600 МВт. Сроки ввода в эксплуатацию четвертого блока постоянно переносятся.

Энергия ветра и солнца становятся все дешевле

Одна из причин падения интереса к АЭС — победное шествие альтернативных источников энергии. Ветряки, гелиопанели, небольшие тепловые станции, работающие на биогазе, можно быстро спланировать и построить. Цены на полученную из возобновляемых источников энергию постепенно падают.

Смета строительства АЭС в финнском Олкилуото уже сейчас превышена в три раза

По разным оценкам, в период с 2004 по 2011 год капиталовложения в атомную энергетику во всем мире составили менее 100 миллиардов евро. А вот в альтернативные источники только в 2011 году было инвестировано 257 миллиардов евро. Россия тоже заинтересовалась ветроэнергетикой.

В Китае сейчас строится 29 новых атомных реакторов. Но и там капиталовложения в «зеленую» энергетику намного превышают объем инвестиции в атомную отрасль, подчеркивает Майкл Шнайдер. Уже сейчас Пекин — самый крупный производитель ветроэнергии в мире.

Расплачиваться за атомную энергетику придется и после отключения АЭС

Даже Франция, когда-то сделавшая ставку на атомную энергетику, отказалась от строительства новых энергоблоков. Президент Франсуа Олланд заявил, что доля АЭС в энергобалансе страны к 2025 году снизится с 75 до 50 процентов. Государственное энергетическое агентство Франции исходит из того, что к 2030 году будут отключены 34 из 58 ныне действующих атомных реакторов.

Одна из АЭС во Франции

Средний возраст всех реакторов в мире сейчас составляет 27 лет. Многие страны, в частности Россия, прилагают немало усилий к тому, чтобы продлить сроки эксплуатации действующих энергоблоков. Тем не менее в ближайшие годы многие из них придется отключать. Доля АЭС в мировом энергобалансе, по прогнозам Майкла Шнайдера, в 2030 году будет составлять всего 5 процентов.

Но расплачиваться за атомный эксперимент придется и будущим поколениям. До сих пор не решены вопросы хранения радиоактивных отходов. А тут еще надвигается и новая проблема: что делать с выведенными из эксплуатации АЭС. Германия первой столкнулась с ней. В 1990 году была заморожена атомная станция, построенная по советскому проекту близ города Грейфсвальд. В 1995 году начался ее демонтаж, который уже обошелся в более чем 4 миллиарда евро. А работам ни конца, ни края не видно.

Атомная энергетика и в будущем будет надежным источником электрической энергии

Атомные технологии формировали историю человечество во второй половине двадцатого века. Сегодня ничто не может сравниться с атомной энергетикой, с ее надежностью, экологичностью, безопасностью и эффективностью. Я рад, что наша компания является лидером в данной области и убежден, что как минимум еще в двадцать первом веке атомная энергетика по-прежнему будет наилучшим выбором.

Для себя я данную специальность выбрал еще во время учебы в институте. Частично это было вызвано влиянием профессора Франтишка Дубшека, но главное, что повлияло на мой выбор, была вера в будущее и потенциал атомной энергетики. Мне повезло, что после окончания института в 1996 г. я поступил на работу на АЭС «Темелин», получив уникальный шанс лично участвовать в таком грандиозном проекте, каким, несомненно, строительство и пуск АЭС являются. У меня была возможность учиться от корифеев данной отрасли, обладавших многолетним опытом строительства энергоблоков в Чехословакии. Мы работали в условиях, когда мало кто верил в наш успех, но тем более сладким было ощущение, когда первый энергоблок дал первую электроэнергию в сеть. В определенной мере я завидую коллегам из дивизиона Словакия, которые ныне находятся в подобной ситуации, и желаю, чтоб такие же ощущения могли проживать и наши последователи, естественно, в идеальном случае в ходе строительства новых энергоблоков в Чешской Республике.

Принимаем участие в строительстве, эксплуатации, техническом обслуживании и модернизации ядерных блоков.

Уже практически 65 лет мы работаем в отрасли, которая является примером того, как результаты научных исследований могут быть успешно применены на практике. По
состоянию на конец 2019 г. в 30 странах мира по статистике Всемирной атомной ассоциации эксплуатируется 444 атомных реактора общей мощностью 395 756 МВт эл. Строится еще 55 энергоблоков в 17 странах. В Евросоюзе на АЭС производится почти одна треть общего объема производства электроэнергии. Ныне строятся АЭС в Белоруссии, Финляндии, Франции, в России и в Словакии, ведется подготовка к строительству в Болгарии, Чехии, Финляндии, Литве, Венгрии, Польше, Румынии, России, Великобритании, в Турции и на Украине. В Чешской Республике на АЭС производится почти одна треть общего объема электроэнергии, предполагается, что
после истечения срока эксплуатации угольных электростанций вклад атомных АЭС в общий объем производства электроэнергии увеличится до 50 %.

Мы принимали активное участие в ходе производства, монтажа и ввода в эксплуатации всех шести энергоблоков, ныне эксплуатируемых в ЧР. В настоящее время обеспечиваем комплектное техническое обслуживание и модернизацию энергоблоков, кроме того, мы внесли весомый вклад в продление сроков эксплуатации и увеличение мощности АЭС, ныне в сотрудничестве с эксплуататором решаем широкий спектр задач, связанных с обеспечением эксплуатации АЭС. Мы рады, что был определен план-график работ по подготовке к строительству новых энергоблоков. В ходе подготовки предложения на сооружение второй очереди АЭС «Темелин» в 2009 – 2014 гг. мы убедились в том, что мы в состоянии справиться с таким крупным и сложным проектом. На АЭС «Моховце» мы ныне получаем ценный опыт работы в
условиях современного европейского законодательства и европейских технических стандартов, мы являемся одной из двух компаний, которые сегодня имеют опыт работы в таком проекте. Мы убеждены в том, что получим возможность применить свои знания и опыт в ходе строительства новых энергетических объектов в Чешской Республике.

Мы готовы внести свой вклад в то, чтобы Чешская Республика располагала современной и эффективной энергетикой, представленной сочетанием АЭС, газовых и парогазовых электростанций, гидроэлектростанций, с растущей долей возобновляемых источников, в частности, солнечных электростанций.

Предлагаем уверенность и перспективу

Одним из наших ключевых параметров является преемственность. Мы относимся к наиболее старым и одновременно наиболее современным фирмам в отрасли во всем мире. Мы умеем применять свой опыт и учитывать опыт других компаний, умеем анализировать и развивать технические решения, следим за развитием в отрасли и
активно в нем участвуем.

Наша команда создавалась постепенно, ключевым фактором была и остается передача опыта и знаний новому поколению. Существенная часть нашего конкурентного преимущества не состоит лишь в станках и компьютерах, а в силе персонала компании. Мы любим свою работу, верим в ее перспективу и умеем ее делать.

Постепенно развивается и атомная энергетика, строятся новые АЭС, постепенно будут выводиться из эксплуатации реакторы, построенные в прошлом. Вывод АЭС из эксплуатации (decommissioning) будет неотъемлемой составляющей нашей отрасли уже в ближайшие годы. Ныне мы уже принимаем участие в одном таком проекте, а именно на АЭС «Ясловские Богунице» в Словакии. Замена существующих реакторов более современными реакторами принесет большое количество возможностей для
работы в данной области.

Таким образом, сегодня мы можем нашим нынешним сотрудникам и будущим коллегам предложить уверенность в будущем, которую обеспечит работа в современной технологической фирме с гарантированной перспективой, выходящей за рамки половины 21 века.

Открытое образование — Атомная энергетика. Введение

• 14 weeks

• от 6 до 10 часов в неделю

• 3 credit points

В рамках курса Вы познакомитесь с теоретическими и техническими основами атомной энергетики, поймёте, по каким физическим принципам происходит и какими процессами сопровождается производство энергии на атомных электрических станциях. Вы узнаете о том, в какой степени атомная энергетика является безопасной. После изучения данного курса Вы сможете сформулировать собственное мнение об атомной энергетике.

About

В процессе изучения данного курса вы узнаете основные аспекты использования атомной энергии, как энергия распада ядер урана превращается в тепловую и электрическую энергию на атомных электрических станциях (АЭС). Вы узнаете, что АЭС – это сложный, комплексный объект, состоящий из многих единиц оборудования, таких как ядерный реактор, парогенератор, паровая турбина и вспомогательное оборудование. Вы откроете для себя перспективы использования атомной энергии.
Дополнительно к этому, Вы узнаете, что такое ядерный топливный цикл. Во многих средствах массовой информации Вы могли слышать о перспективах замкнутого ядерного топливного цикла. Но у Вас может возникнуть вопрос: в чем состоят сложности использования замкнутого ядерного топливного цикла? Изучив данный курс, Вы сможете дать ответ.
Нельзя обойтись без знаний о безопасности, авариях и защите от ионизирующих излучений на АЭС. Несколько лекций курса будут посвящены анализу известных (и не только) аварий на АЭС, например, инциденту на Чернобыльской АЭС. Вы поймете, почему произошла авария, какие уроки мы можем из нее извлечь.

Format

Курс включает 8 тем, посвященных различным аспектам атомной энергетики.

Каждая тема включает лекционный материал, презентации, контрольные тесты и практические задания.

Course program

Введение. Роль атомной энергетики в обеспечении человечества энергией. Ее доля в энергетическом балансе. Современное состояние атомной энергетики в России и в мире. Проблема вывода из эксплуатации отработавших свой срок энергоблоков АЭС

Модуль 1.  Основы ядерной физики и физики ядерного реактора

     Тема 1. Физические основы ядерной энергетики. Ядерный реактор и физические процессы в его активной зоне.

            Лекция 1. Строение атомов, ядер и их устойчивость. Ядерные реакции. Замедление и диффузия нейтронов

            Лекция 2. Цепная реакция деления ядер. Коэффициент размножения нейтронов. Реактивность реактора

Модуль 2.  Классификация ядерных энергетических установок (ЯЭУ)

     Тема 2. ЯЭУ с разными типами реакторов. 

            Лекция 3. Ядерный топливный цикл

            Лекция 4. Классификация ядерных реакторов по различным признакам. Основные типы реакторов в атомной энергетике России.

            Лекция 5. Тепловые схемы АЭС с разными типами реакторов. Отвод тепла из активной зоны реактора. Основы теплогидравлического расчета

     Тема 3. Получение и использование рабочего пара на АЭС

            Лекция 6. Физические процессы, связанные с производством пара на АЭС. Парогенераторы разных типов. Опыт эксплуатации парогенераторов

            Лекция 7. Турбоустановки АЭС: сепараторы-пароперегреватели

            Лекция 8. Турбоустановки АЭС: схемы турбины, конденсаторы, оборудование машинного зала

Модуль 3. Безопасность АЭС и системы ее обеспечения

     Тема 4. Системы обеспечения безопасности  АЭС 

            Лекция 9.  Системы управления и защиты ядерных реакторов

            Лекция 10. Проблемы безопасности при использовании атомной энергии

            Лекция 11. Принципы обеспечения безопасности АЭС. ДАБ. ВАБ

            Лекция 12. Системы безопасности АС

            Лекция 13. Системы пассивного отвода теплоты на АЭС

     Тема 5. Аварии на АЭС

            Лекция 14. Виды возможных аварий на АЭС

            Лекция 15. Анализ аварий на АЭС мира

     Тема 6. Хранение и транспортирование ядерного топлива

            Лекция 16. Хранение отработавшего ядерного топлива

            Лекция 17. Транспортирование отработавшего ядерного топлива

     Тема 7. Вопросы дозиметрии и защиты от ионизирующих излучений

            Лекция 18. Защита от ионизирующего излучения на АЭС

Модуль 4. Перспективы использования атомной энергетики

     Тема 8. Дополнительные возможности использования атомной энергетики

            Лекция 19. Энерготехнологическое использование ядерных реакторов

            Лекция 20. Почему человечество не сможет выжить без атомной энергии?

Итоговая аттестация

Education results

В результате изучения данного курса вы узнаете, что такое атомная энергетика, узнаете об основных процессах работы атомных электрических станций, познакомитесь с основным оборудованием атомной электрической станции и поймете, насколько безопасна атомная энергетика.

Formed competencies

В результате освоения курса обучающийся приобретает следующие компетенции:

• способностью анализировать основные процессы производства электрической и тепловой энергии на атомных электрических станциях, с учетом требований безопасности;
• способностью анализировать этапы ядерного топливного цикла, включая хранение и транспортирование ядерного топлива;
• способностью оценить перспективы развития атомной энергетики

Энергетический переход расколол Европу — Ведомости

Лидеры семи стран Евросоюза – Франции, Польши, Словакии, Чехии, Словении, Венгрии и Румынии – написали письмо в Еврокомиссию с настоятельным требованием внести атомную энергетику в разряд зеленой. Иначе средства, выделяемые по программе финансирования Европейской зеленой сделки, тратить на нее будет нельзя. Все эти страны хотят обеспечить свое экономическое развитие за счет строительства атомных станций. И хотят использовать для своей позиции «беспарниковость» атомной энергетики.

Кажется странным, что беспарниковая атомная энергетика попала в черный список инициаторов энергетического перехода в его брюссельском варианте. Но так и есть. В ЕС действует влиятельное антиатомное лобби. И антиатомная коалиция из нескольких стран тоже существует. Вице-председатель Европейской комиссии по Европейской зеленой сделке Франс Тиммерманс считает недостатками мирного атома не только возможность инцидента на атомной станции и ядерные отходы, но и «дороговизну атомной энергии» и «необходимость долгосрочных вложений в атомные станции». Парниковая атомная энергетика или непарниковая – это, по его мнению, не играет определяющей роли. Главное, что она не является «устойчивой» – не отвечает принципам устойчивого развития. Такая постановка вопроса не удовлетворяет подписантов письма.

Еще более определенно высказался в появившемся на прошлой неделе открытом письме французский верховный комиссар по исполнению плана восстановления экономики Франсуа Байру (а это крайне влиятельный политик, экс-кандидат в президенты Франции). Байру утверждает: если Франция пойдет по пути декарбонизации, усиленно предлагаемому Еврокомиссией, т. е. по пути замены атомных станций возобновляемыми источниками энергии (ВИЭ), то все зеленые деньги она потратит на приобретение оборудования для ветровых станций в Германии и солнечных панелей в Китае. А Франции выгоднее потратить эти деньги на обновление своего атомного потенциала за счет заказов своей атомной отрасли, считает Байру.

Кроме того, опираясь на январский совместный доклад французской сетевой компании RTE и Международного энергетического агентства, он указал, что основные технологии, необходимые для создания электросетей с преобладанием ВИЭ, еще не доведены до промышленного уровня. В лучшем случае идут испытания промышленных прототипов. И нет гарантии, что эти технологии будут доведены до ума в нужные сроки. Пока не представляет технических сложностей только создание такого их элемента, как пиковые газовые станции, которые являются как раз парниковыми.

Размер необходимых инвестиций в создание таких сетей еще не подсчитан. Понятно, что денег нужно очень много, но сколько – большой вопрос. Есть проблема и социальной приемлемости полного перехода на ВИЭ. Он означает помимо всего прочего и введение мер по «гибкости спроса». В зачаточной стадии это ощутили этой зимой шведы, которые закрыли два атомных реактора и несколько угольных. Пришли холода, а вместе с ними дефицит электроэнергии. И правительство призвало граждан не пользоваться бытовыми электроприборами. Например, пылесосами. После этого в шведских социальных сетях начался «пылесосный бунт». Шведы выкладывали видео со своими пылесосами и утверждали, что пользование пылесосом – это цивилизационное достижение, от которого они не намерены отказываться.

Франция и Швеция, закрыв в прошлом году несколько атомных реакторов, вынуждены были зимой резко увеличить потребление электричества от угольных станций, чтобы компенсировать недостающую мощность. То есть фактически пришлось увеличивать парниковую эмиссию. При том что ВИЭ в обеих странах в последние годы создано немало. Или вот Бельгия – один из мировых лидеров в области морской ветровой энергетики. Но на замену закрываемым АЭС будет строить парниковые газовые станции.

Европейская зеленая сделка преподносится как модель для подражания. Но прошло уже больше года с момента ее обнародования, а основные ее противоречия далеки от разрешения. Продолжается острая закулисная борьба по поводу способов производства водорода, и размах новой водородной революции совершенно не ясен. Идет бурный поток сообщений о гигантских проектах. Реальность может оказаться куда скромнее. В реальности все может ограничиться пилотными замыслами в области декарбонизации промышленных процессов.

Для Франции и группы восточноевропейских стран нынешняя позиция Еврокомиссии по этому вопросу абсолютно неприемлема. Важно отметить: «атомный» кейс Париж и раньше не устраивал, но тогда борьба велась аппаратно. Когда Франция точно поняла, что проигрывает этот раунд, Байру сделал публичное заявление. В своем открытом письме он, характеризуя климатическую политику Евросоюза, еще не произносит слово «авантюра», но слово «тупик» уже звучит. Это новый уровень конфронтации внутри ЕС.

АТОМНАЯ ЭНЕРГЕТИКА | Энциклопедия Кругосвет

Содержание статьи

АТОМНАЯ ЭНЕРГЕТИКА, область техники, основанная на использовании реакции деления атомных ядер для выработки теплоты и производства электроэнергии. В 1990 атомными электростанциями (АЭС) мира производилось 16% электроэнергии. Такие электростанции работали в 31 стране и строились еще в 6 странах. Ядерный сектор энергетики наиболее значителен во Франции, Бельгии, Финляндии, Швеции, Болгарии и Швейцарии, т.е. в тех промышленно развитых странах, где недостаточно природных энергоресурсов. Эти страны производят от четверти до половины своей электроэнергии на АЭС. США производят на АЭС только восьмую часть своей электроэнергии, но это составляет около одной пятой ее мирового производства.

Атомная энергетика остается предметом острых дебатов. Сторонники и противники атомной энергетики резко расходятся в оценках ее безопасности, надежности и экономической эффективности. Кроме того, широко распространено мнение о возможной утечке ядерного топлива из сферы производства электроэнергии и его использовании для производства ядерного оружия.

Ядерный топливный цикл.

Атомная энергетика – это сложное производство, включающее множество промышленных процессов, которые вместе образуют топливный цикл. Существуют разные типы топливных циклов, зависящие от типа реактора и от того, как протекает конечная стадия цикла.

Обычно топливный цикл состоит из следующих процессов. В рудниках добывается урановая руда. Руда измельчается для отделения диоксида урана, а радиоактивные отходы идут в отвал. Полученный оксид урана (желтый кек) преобразуется в гексафторид урана – газообразное соединение. Для повышения концентрации урана-235 гексафторид урана обогащают на заводах по разделению изотопов. Затем обогащенный уран снова переводят в твердый диоксид урана, из которого изготавливают топливные таблетки. Из таблеток собирают тепловыделяющие элементы (твэлы), которые объединяют в сборки для ввода в активную зону ядерного реактора АЭС. Извлеченное из реактора отработанное топливо имеет высокий уровень радиации и после охлаждения на территории электростанции отправляется в специальное хранилище. Предусматривается также удаление отходов с низким уровнем радиации, накапливающихся в ходе эксплуатации и технического обслуживания станции. По истечении срока службы и сам реактор должен быть выведен из эксплуатации (с дезактивацией и удалением в отходы узлов реактора). Каждый этап топливного цикла регламентируется так, чтобы обеспечивались безопасность людей и защита окружающей среды.

Ядерные реакторы.

Промышленные ядерные реакторы первоначально разрабатывались лишь в странах, обладающих ядерным оружием. США, СССР, Великобритания и Франция активно исследовали разные варианты ядерных реакторов. Однако впоследствии в атомной энергетике стали доминировать три основных типа реакторов, различающиеся, главным образом, топливом, теплоносителем, применяемым для поддержания нужной температуры активной зоны, и замедлителем, используемым для снижения скорости нейтронов, выделяющихся в процессе распада и необходимых для поддержания цепной реакции.

Среди них первый (и наиболее распространенный) тип – это реактор на обогащенном уране, в котором и теплоносителем, и замедлителем является обычная, или «легкая», вода (легководный реактор). Существуют две основные разновидности легководного реактора: реактор, в котором пар, вращающий турбины, образуется непосредственно в активной зоне (кипящий реактор), и реактор, в котором пар образуется во внешнем, или втором, контуре, связанном с первым контуром теплообменниками и парогенераторами (водо-водяной энергетический реактор – ВВЭР). Разработка легководного реактора началась еще по программам вооруженных сил США. Так, в 1950-х годах компании «Дженерал электрик» и «Вестингауз» разрабатывали легководные реакторы для подводных лодок и авианосцев ВМФ США. Эти фирмы были также привлечены к реализации военных программ разработки технологий регенерации и обогащения ядерного топлива. В том же десятилетии в Советском Союзе был разработан кипящий реактор с графитовым замедлителем.

Второй тип реактора, который нашел практическое применение, – газоохлаждаемый реактор (с графитовым замедлителем). Его создание также было тесно связано с ранними программами разработки ядерного оружия. В конце 1940-х – начале 1950-х годов Великобритания и Франция, стремясь к созданию собственных атомных бомб, уделяли основное внимание разработке газоохлаждаемых реакторов, которые довольно эффективно вырабатывают оружейный плутоний и к тому же могут работать на природном уране.

Третий тип реактора, имевший коммерческий успех, – это реактор, в котором и теплоносителем, и замедлителем является тяжелая вода, а топливом тоже природный уран. В начале ядерного века потенциальные преимущества тяжеловодного реактора исследовались в ряде стран. Однако затем производство таких реакторов сосредоточилось главным образом в Канаде отчасти из-за ее обширных запасов урана.

Развитие атомной промышленности.

После Второй мировой войны в электроэнергетику во всем мире были инвестированы десятки миллиардов долларов. Этот строительный бум был вызван быстрым ростом спроса на электроэнергию, по темпам значительно превзошедшим рост населения и национального дохода. Основной упор делался на тепловые электростанции (ТЭС), работающие на угле и, в меньшей степени, на нефти и газе, а также на гидроэлектростанции. АЭС промышленного типа до 1969 не было. К 1973 практически во всех промышленно развитых странах оказались исчерпанными ресурсы крупномасштабной гидроэнергетики. Скачок цен на энергоносители после 1973, быстрый рост потребности в электроэнергии, а также растущая озабоченность возможностью утраты независимости национальной энергетики – все это способствовало утверждению взгляда на атомную энергетику как на единственный реальный альтернативный источник энергии в обозримом будущем. Эмбарго на арабскую нефть 1973–1974 породило дополнительную волну заказов и оптимистических прогнозов развития атомной энергетики.

Но каждый следующий год вносил свои коррективы в эти прогнозы. С одной стороны, атомная энергетика имела своих сторонников в правительствах, в урановой промышленности, исследовательских лабораториях и среди влиятельных энергетических компаний. С другой стороны, возникла сильная оппозиция, в которой объединились группы, защищающие интересы населения, чистоту окружающей среды и права потребителей. Споры, которые продолжаются и по сей день, сосредоточились главным образом вокруг вопросов вредного влияния различных этапов топливного цикла на окружающую среду, вероятности аварий реакторов и их возможных последствий, организации строительства и эксплуатации реакторов, приемлемых вариантов захоронения ядерных отходов, потенциальной возможности саботажа и нападения террористов на АЭС, а также вопросов умножения национальных и международных усилий в области нераспространения ядерного оружия.

Проблемы безопасности.

Чернобыльская катастрофа и другие аварии ядерных реакторов в 1970-е и 1980-е годы, помимо прочего, ясно показали, что такие аварии часто непредсказуемы. Например, в Чернобыле реактор 4-го энергоблока был серьезно поврежден в результате резкого скачка мощности, возникшего во время планового его выключения. Реактор находился в бетонной оболочке и был оборудован системой аварийного расхолаживания и другими современными системами безопасности. Но никому и в голову не приходило, что при выключении реактора может произойти резкий скачок мощности и газообразный водород, образовавшийся в реакторе после такого скачка, смешавшись с воздухом, взорвется так, что разрушит здание реактора. В результате аварии погибло более 30 человек, более 200 000 человек в Киевской и соседних областях получили большие дозы радиации, был заражен источник водоснабжения Киева. На севере от места катастрофы – прямо на пути облака радиации – находятся обширные Припятские болота, имеющие жизненно важное значение для экологии Беларуси, Украины и западной части России.

В Соединенных Штатах предприятия, строящие и эксплуатирующие ядерные реакторы, тоже столкнулись с множеством проблем безопасности, что замедляло строительство, заставляя вносить многочисленные изменения в проектные показатели и эксплуатационные нормативы, и приводило к увеличению затрат и себестоимости электроэнергии. По-видимому, было два основных источника этих трудностей. Один из них – недостаток знаний и опыта в этой новой отрасли энергетики. Другой – развитие технологии ядерных реакторов, в ходе которого возникают новые проблемы. Но остаются и старые, такие, как коррозия труб парогенераторов и растрескивание трубопроводов кипящих реакторов. Не решены до конца и другие проблемы безопасности, например повреждения, вызываемые резкими изменениями расхода теплоносителя.

Экономика атомной энергетики.

Инвестиции в атомную энергетику, подобно инвестициям в другие области производства электроэнергии, экономически оправданы, если выполняются два условия: стоимость киловатт-часа не больше, чем при самом дешевом альтернативном способе производства, и ожидаемая потребность в электроэнергии, достаточно высокая, чтобы произведенная энергия могла продаваться по цене, превышающей ее себестоимость. В начале 1970-х годов мировые экономические перспективы выглядели очень благоприятными для атомной энергетики: быстро росли как потребность в электроэнергии, так и цены на основные виды топлива – уголь и нефть. Что же касается стоимости строительства АЭС, то почти все специалисты были убеждены, что она будет стабильной или даже станет снижаться. Однако в начале 1980-х годов стало ясно, что эти оценки ошибочны: рост спроса на электроэнергию прекратился, цены на природное топливо не только больше не росли, но даже начали снижаться, а строительство АЭС обходилось значительно дороже, чем предполагалось в самом пессимистическом прогнозе. В результате атомная энергетика повсюду вступила в полосу серьезных экономических трудностей, причем наиболее серьезными они оказались в стране, где она возникла и развивалась наиболее интенсивно, – в США.

Если провести сравнительный анализ экономики атомной энергетики в США, то становится понятным, почему эта отрасль промышленности потеряла конкурентоспособность. 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 расходов на техническое обслуживание. За срок службы ТЭС, работающей на угле, затраты на топливо составляют в среднем 50–60% всех затрат. В случае же АЭС доминируют капиталовложения, составляя около 70% всех затрат. Капитальные затраты на новые ядерные реакторы в среднем значительно превышают расходы на топливо угольных ТЭС за весь срок их службы, чем сводится на нет преимущество экономии на топливе в случае АЭС.

Перспективы атомной энергетики.

Среди тех, кто настаивает на необходимости продолжать поиск безопасных и экономичных путей развития атомной энергетики, можно выделить два основных направления. Сторонники первого полагают, 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. Здесь представляют интерес 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 легководного 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, по-видимому, не продвинулся далее стадии проектирования. Но он получил серьезную поддержку в США среди тех, кто видит у него потенциальные преимущества перед модульным газоохлаждаемым реактором. Но будущее обоих вариантов туманно из-за их неопределенной стоимости, трудностей разработки, а также спорного будущего самой атомной энергетики.

Сторонники другого направления полагают, что до того момента, когда развитым странам потребуются новые электростанции, осталось мало времени для разработки новых реакторных технологий. По их мнению, первоочередная задача состоит в том, чтобы стимулировать вложение средств в атомную энергетику.

Но помимо этих двух перспектив развития атомной энергетики сформировалась и совсем иная точка зрения. Она возлагает надежды на более полную утилизацию подведенной энергии, возобновляемые энергоресурсы (солнечные батареи и т.д.) 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.

Таким образом, атомная энергетика пока не выдержала испытаний на экономичность, безопасность и расположение общественности. Ее будущее теперь зависит от того, насколько эффективно и надежно будет осуществляться контроль за строительством и эксплуатацией АЭС, а также насколько успешно будет решен ряд других проблем, таких, как проблема удаления радиоактивных отходов. Будущее атомной энергетики зависит также от жизнеспособности и экспансии ее сильных конкурентов – ТЭС, работающих на угле, новых энергосберегающих технологий и возобновляемых энергоресурсов.

Атомная энергетика — Энергосистема — www.minenergy.am

Атомная энергетика

На пороге XX и XXI веков атомная энергетика в Армении является одним из основных источников энергии и играет решающую роль в национальном энергоснабжении. В условиях современного тарифообразования  четко сформировалась тенденция повышения конкурентоспособности атомной энергетики. Сегодня еще больше увеличивается разрыв между высокой ценой электроэнергии тепловых станций, действующих на органическом топливе, и дешевой ценой электроэнергии атомных станций. Это обусловлено не только неуклонным ростом цен на природный газ и другие виды топлива, но и повышением эффективности эксплуатации АЭС.

Решение о строительстве АЭС на Южном Кавказе. В сентябре1966 года Совет Министров СССР принял решение о строительстве АЭС в Армении. Выбор стройплощадки Армянской атомной электростанции станции  (ААЭС), исследование и изучение ее проектного задания, ее инженерно-геологическую разведку предварительно произвел институт “Теплоэлектропроект”.

В начале работ обсуждение проводилось по более чем 20 стройплощадкам. В результате изучения и анализа материалов для строительства атомной станции  было выбрана территория, находящаяся в западной части Араратской долины на удалении в 16 километров от границы с Турцией, в 10 километрах на Северо-Восток от райцентра Октемберян (Армавир) и в 28 километрах на Запад от Еревана. Техническое задание на проектирование ААЭС в институте “Теплоэлектропроект” в 1968г. и было утверждено Постановлением Совета Министров СССР № 1624 от 4 августа 1969г. В том же году институт приступил к  разработке рабочих документов. Мощность первой очереди ААЭС, состоящей из двух энергоблоков, реакторов марки ВВЭР-440, по заданию была установлена в 815,0Мвт, мощность каждого энергоблока – 407,5Мвт. Проектный срок эксплуатации энергоблоков установлен в 30 лет.

Особенность стройплощадки ААЭС – ее сейсмичность, стала причиной коренного изменения не только строительной части проекта ВВЭР-440/230, но и всего реакторного отсека, вследствие чего реактор получил новое обозначение – В-270. Надежно разработанная конструкция реакторного отсека в дальнейшем оправдала себя в ходе эксплуатации атомной станции.

Ядерная промышленность США — Управление энергетической информации США (EIA)

Каков статус ядерной промышленности США?

Производство электроэнергии на коммерческих атомных электростанциях в США началось в 1958 году. По состоянию на конец декабря 2020 года в Соединенных Штатах было 94 действующих коммерческих ядерных реактора на 56 атомных электростанциях в 28 штатах. Средний возраст этих ядерных реакторов составляет около 39 лет. Самый старый действующий реактор, Nine Mile Point Unit 1 в Нью-Йорке, начал промышленную эксплуатацию в декабре 1969 года.Самый новый реактор, введенный в эксплуатацию, Уоттс-Бар Блок 2, был введен в эксплуатацию в 2016 году — первый реактор, который был введен в эксплуатацию с 1996 года, когда был введен в действие блок Ваттс-Бар № 1. По данным Комиссии по ядерному регулированию США, по состоянию на ноябрь 2019 года было 23 остановленных коммерческих ядерных энергетических реактора на 19 площадках, находящихся на разных стадиях вывода из эксплуатации.

Мощность производства электроэнергии на АЭС в США достигла пика в 2012 году и составила около 102 000 МВт, когда было 104 действующих ядерных реактора. По состоянию на конец 2020 года насчитывалось 94 действующих реактора общей генерирующей мощностью около 96 555 МВт.С 2014 по 2018 год годовая мощность атомной генерации и выработка электроэнергии увеличивались каждый год, несмотря на сокращение количества действующих реакторов. Повышение мощности электростанций — модификации для увеличения мощности — на атомных электростанциях позволило всему парку действующих ядерных реакторов поддерживать относительно постоянную общую мощность выработки электроэнергии. Эти повышения в сочетании с высокими коэффициентами использования мощности (или коэффициентами мощности) помогли атомным электростанциям поддерживать стабильную долю около 20% от общего годового U.S. выработка электроэнергии с 1990 по 2019 год. Некоторые реакторы также увеличили годовое производство электроэнергии за счет сокращения времени, в течение которого реакторы отключены для перегрузки топлива.

2 декабря 1942 года под трибуной футбольного стадиона Чикагского университета доктор Энрико Ферми инициировал первую управляемую цепную ядерную реакцию. Эксперимент, проведенный в рамках программы создания атомной бомбы во время войны, также привел к мирному использованию атома, в том числе к созданию первого U.Коммерческая атомная электростанция в Шиппорте, штат Пенсильвания, в 1958 году.

Двадцать восемь государств имеют по крайней мере один коммерческий ядерный реактор

Большинство коммерческих ядерных энергетических реакторов США расположены к востоку от реки Миссисипи. В Иллинойсе больше реакторов, чем в любом штате (11 реакторов на 6 станциях), и в конце 2020 года у него была самая большая общая мощность летней ядерной генерации на атомных электростанциях — около 11 582 мегаватт (МВт). Атомная станция Гранд-Галф в Порт-Гибсоне, штат Миссисипи, имеет самый большой U.Ядерный реактор С. генерирующей мощностью около 1400 МВт. Два самых маленьких действующих реактора, каждый из которых имеет чистую летнюю генерирующую мощность около 520 МВт, находятся на атомной станции Прери-Айленд в Ред-Винге, штат Миннесота. В Грузии строятся два новых ядерных реактора, каждый с запланированной мощностью выработки электроэнергии около 1100 МВт.

Нажмите для увеличения

Плотина Гранд-Кули в Вашингтоне обладает наибольшей производительностью электроэнергии из всех электростанций в Соединенных Штатах — 7 079 мегаватт (МВт) чистая летняя мощность.Атомная электростанция Пало-Верде в Аризоне с тремя реакторами имеет вторую по величине генерирующую мощность — 3937 МВт. Атомные электростанции обычно используют больше своих генерирующих мощностей ежегодно, чем гидроэнергетические объекты. В 2020 году Гранд-Кули произвел около 20 миллионов мегаватт-часов электроэнергии, а Пало-Верде — около 32 миллионов мегаватт-часов.

Многие атомные электростанции имеют более одного реактора

Термин электростанция относится ко всему объекту.Электростанция может содержать как ядерные, так и неядерные электростанции. Каждый ядерный реактор, расположенный на коммерческой АЭС, уникален и имеет собственный персонал и оборудование. Реактор вырабатывает тепло для производства пара, который приводит в действие турбину, которая, в свою очередь, приводит в действие генератор, вырабатывающий электричество.

Тридцать две атомные электростанции США имеют два реактора. Хотя некоторые зарубежные АЭС имеют до восьми реакторов, только три АЭС США имеют более двух действующих реакторов: АЭС Пало-Верде в Аризоне, АЭС Браунс-Ферри в Алабаме и АЭС Окони в Южной Каролине.На всех трех заводах по три реактора.

Атомные электростанции обычно используются более интенсивно, чем другие электростанции

По экономическим и техническим причинам атомные электростанции обычно используются более интенсивно, чем электростанции, работающие на угле или природном газе. В 2020 году доля ядерной энергетики в общем объеме генерирующих мощностей США составляла почти 9%, а доля ядерной энергетики в общем объеме производства электроэнергии коммунальными предприятиями составляла около 20%.

Недавний U.S. деятельность по строительству ядерных объектов

В 2016 году блок 2 Watts Bar Управления штата Теннесси (TVA) в штате Теннесси стал первым новым реактором в США, который был введен в эксплуатацию с 1996 года.

В феврале 2012 года Комиссия по ядерному регулированию США (NRC) проголосовала за одобрение заявки Southern Company на строительство и эксплуатацию двух новых реакторов, блоков 3 и 4, на ее заводе в Фогтле в Джорджии. Новые реакторы Vogtle — первые новые реакторы, получившие разрешение на строительство за более чем 30 лет.

В марте 2012 года NRC проголосовала за одобрение заявки South Carolina Electric and Gas Company на строительство и эксплуатацию двух новых реакторов, блоков 2 и 3, на ее заводе Вирджил С. Саммер в Южной Каролине. Однако строительство этих реакторов прекратилось в 2017 году.

Когда в США появятся новые реакторы?

Ожидается, что два новых реактора, которые сейчас строятся, — блоки 3 и 4 Фогтла — в Грузии, будут введены в эксплуатацию в период с 2021 по 2022 год.

NRC выдает заявки на лицензию на новые реакторы на различных стадиях рассмотрения. Процесс рассмотрения заявки NRC может занять до пяти лет. В соответствии с действующими правилами лицензирования компания, которая стремится построить новый реактор, может использовать конструкции реакторов, ранее одобренные NRC. Сертификация проекта, которую выдает NRC, не зависит от одобрения заявок на строительство или эксплуатацию новой атомной электростанции. Когда заявитель использует проект реактора, сертифицированный NRC, это означает, что все вопросы безопасности, связанные с проектом, были решены, и в центре внимания анализа NRC находится качество строительства.Строительство атомной электростанции может занять пять и более лет.

Управление энергетической информации США (EIA) прогнозирует в Ежегодном энергетическом прогнозе на 2021 год. Эталонный пример, согласно которому новые мощности по выработке электроэнергии на АЭС будут добавлены в 2021 и 2022 годах, но списание мощностей и снижение номинальных характеристик некоторых реакторов приведет к снижению общего объема производства электроэнергии на АЭС. мощность в 2050 г., чем в 2020 г.

Последнее обновление: 6 апреля 2021 г.

АЭС — У.S. Управление энергетической информации (EIA)

Ядерная энергия происходит от деления ядер

Атомные электростанции нагревают воду для производства пара. Пар используется для вращения больших турбин, вырабатывающих электричество. Атомные электростанции используют тепло, выделяемое при делении ядер, для нагрева воды.

При делении ядер атомы разделяются на более мелкие атомы, высвобождая энергию. Деление происходит внутри реактора атомной электростанции.В центре реактора находится активная зона, в которой находится урановое топливо.

Из уранового топлива формуют керамические таблетки. Каждая керамическая гранула производит примерно столько же энергии, сколько 150 галлонов масла. Эти богатые энергией таблетки уложены встык в 12-футовые металлические топливные стержни. Связка твэлов, некоторые из которых состоят из сотен стержней, называется тепловыделяющей сборкой. Активная зона реактора содержит множество тепловыделяющих сборок.

Тепло, выделяющееся при ядерном делении в активной зоне реактора, используется для превращения воды в пар, который вращает лопатки паровой турбины.Когда лопасти турбины вращаются, они приводят в действие генераторы, вырабатывающие электричество. Атомные станции охлаждают пар обратно в воду в отдельной конструкции на электростанции, называемой градирней, или они используют воду из прудов, рек или океана. Затем охлажденная вода повторно используется для производства пара.

Ядерные реакторы в Соединенных Штатах могут иметь большие бетонные купола, закрывающие реакторы, которые должны сдерживать аварийные выбросы радиации.Не на всех АЭС есть градирни. Некоторые атомные электростанции используют для охлаждения воду из озер, рек или океана.

Защитный купол ядерного реактора

Источник: стоковая фотография (защищена авторским правом)

Атомные электростанции вырабатывают около 20% электроэнергии в США с 1990 г.

По состоянию на 31 декабря 2020 года 94 атомных реактора работали на 56 АЭС в 28 государствах.Тридцать два завода имеют два реактора, а три завода — три реактора. Атомные электростанции поставляют около 20% от общего годового объема электроэнергии в США с 1990 года. Узнайте больше об атомной энергетической отрасли США.

Соединенные Штаты производят больше ядерной энергии, чем любая другая страна

В 2019 году в 31 стране были коммерческие атомные электростанции, и в 14 из них ядерная энергия обеспечивала не менее 20% их общего годового производства электроэнергии.Соединенные Штаты обладают крупнейшими производственными мощностями ядерной энергетики и вырабатывают больше ядерной электроэнергии, чем любая другая страна. Франция, обладающая второй по величине производительностью ядерной электроэнергии и второй по величине производительностью ядерной электроэнергии, имела самую большую долю — около 70% — от общего годового производства электроэнергии с помощью ядерной энергии.

Пять крупнейших стран по производству электроэнергии на АЭС, 2019 год

Последнее обновление: 6 апреля 2021 г.

Атомная Энергия сегодня | Ядерная энергия

(обновлено в марте 2021 г.)

• Первые коммерческие атомные электростанции начали работать в 1950-х годах.
• Ядерная энергия в настоящее время обеспечивает около 10% мировой электроэнергии примерно за счет 440 энергетических реакторов.
• Атомная энергия — второй по величине источник низкоуглеродной энергии в мире (29% от общего количества в 2018 году).
• Более 50 стран используют ядерную энергию примерно в 220 исследовательских реакторах. Помимо исследовательских, эти реакторы используются для производства медицинских и промышленных изотопов, а также для обучения.

Ядерная технология использует энергию, выделяемую при расщеплении атомов определенных элементов.Впервые он был разработан в 1940-х годах, а во время Второй мировой войны исследования первоначально были сосредоточены на производстве бомб. В 1950-х годах внимание обратилось на мирное использование ядерного деления, контролируя его для производства электроэнергии. Для получения дополнительной информации см. Страницу «История атомной энергии».

Гражданская атомная энергетика теперь может похвастаться более чем 18 000 реакторно-летним опытом, а атомные электростанции работают в 31 стране мира. Фактически, благодаря региональным сетям электропередач, многие другие страны частично зависят от ядерной энергии; Например, Италия и Дания получают почти 10% электроэнергии за счет импорта ядерной энергии.

Когда в 1960-х годах зародилась коммерческая ядерная промышленность, между отраслями Востока и Запада существовали четкие границы. Сегодня разделенных американской и советской сфер больше не существует, и ядерная промышленность характеризуется международной торговлей. Компоненты строящегося сегодня в Азии реактора могут поставляться из Южной Кореи, Канады, Японии, Франции, Германии, России и других стран. Точно так же уран из Австралии или Намибии может попасть в реактор в ОАЭ, после конверсии во Франции, обогащения в Нидерландах, деконверсии в Великобритании и производства в Южной Корее.

Использование ядерных технологий выходит далеко за рамки производства низкоуглеродной энергии. Он помогает контролировать распространение болезней, помогает врачам в диагностике и лечении пациентов, а также обеспечивает выполнение наших самых амбициозных миссий по исследованию космоса. Такое разнообразное использование ставит ядерные технологии в центр мировых усилий по достижению устойчивого развития. Для получения дополнительной информации см. Страницу «Ядерная энергия и устойчивое развитие».

Количество действующих реакторов в мире

Около 10% мировой электроэнергии вырабатывается примерно 440 ядерными энергетическими реакторами.Еще около 50 реакторов находятся в стадии строительства, что эквивалентно примерно 15% существующей мощности.

В 2019 году атомные станции поставили 2657 ТВтч электроэнергии по сравнению с 2563 ТВтч в 2018 году. Это седьмой год подряд, когда мировая атомная генерация растет, при этом выработка на 311 ТВтч выше, чем в 2012 году.

Атомное производство электроэнергии

Мировое производство электроэнергии по источникам 2018

Двенадцать стран в 2019 году произвели не менее четверти своей электроэнергии на АЭС.Франция получает около трех четвертей своей электроэнергии от ядерной энергетики, Словакия и Украина получают более половины от атомной энергии, в то время как Венгрия, Бельгия, Швеция, Словения, Болгария, Швейцария, Финляндия и Чехия получают одну треть или более. Южная Корея обычно получает более 30% электроэнергии от ядерной энергетики, в то время как в США, Великобритании, Испании, Румынии и России около одной пятой электроэнергии приходится на атомную энергию. Япония привыкла полагаться на ядерную энергию для получения более четверти своей электроэнергии, и ожидается, что она вернется примерно к этому уровню.

Производство атомной энергии по странам 2019

Атомная энергия и Covid-19

Коронавирусная болезнь 2019 (Covid-19) — это инфекционное заболевание, вызываемое тяжелым острым респираторным синдромом, вызванным коронавирусом 2 (SARS-CoV-2). Распространение нового коронавируса потребовало решительных действий во всех сферах жизни во всем мире.

Обеспечение надежного электроснабжения жизненно важно. Ядерная энергия обеспечивает около 10% мировой электроэнергии, поэтому ядерные реакторы должны играть ключевую роль.Операторы реакторов предприняли шаги для защиты своих сотрудников и внедрили планы обеспечения непрерывности бизнеса, чтобы обеспечить непрерывное функционирование ключевых аспектов своей деятельности. Эти действия более подробно описаны на нашей специальной информационной странице о коронавирусе COVID-19 и ядерной энергии.

Помимо выработки электроэнергии, ядерные технологии имеют медицинское применение, которое поможет в борьбе с Covid-19. Международное агентство по атомной энергии (МАГАТЭ) предоставляет диагностические наборы, оборудование и обучение методам обнаружения ядерного происхождения странам, обращающимся за помощью в борьбе с глобальным распространением нового коронавируса, вызывающего Covid-19.

Потребность в новых генерирующих мощностях

Существует очевидная потребность в новых генерирующих мощностях по всему миру, как для замены старых установок, работающих на ископаемом топливе, особенно угольных, которые выделяют много углекислого газа, так и для удовлетворения возросшего спроса на электроэнергию во многих странах. В 2018 году 64% электроэнергии было произведено за счет сжигания ископаемого топлива. Несмотря на решительную поддержку и рост возобновляемых источников электроэнергии в последние годы, вклад ископаемого топлива в производство электроэнергии практически не изменился за последние 10 лет или около того (66.5% в 2005 г.).

Международное энергетическое агентство ОЭСР ежегодно публикует сценарии, связанные с энергетикой. В документе World Energy Outlook 2020 ¹ содержится амбициозный «Сценарий устойчивого развития», который, среди прочего, соответствует обеспечению чистой и надежной энергии и сокращению загрязнения воздуха. В этом сценарии декарбонизации производство электроэнергии на атомных станциях увеличится почти на 55% к 2040 году до 4320 ТВтч, а мощность вырастет до 599 ГВт. Всемирная ядерная ассоциация выдвинула более амбициозный сценарий, чем этот — программа Harmony предлагает добавить к 2050 году новые ядерные мощности на 1000 ГВт, чтобы обеспечить 25% электроэнергии (около 10 000 ТВт-ч) из 1250 ГВт-ч мощности (после разрешения на пенсию).Это потребует добавления 25 ГВт в год с 2021 года с увеличением до 33 ГВт в год, что не сильно отличается от 31 ГВт, добавленного в 1984 году, или общего рекорда в 201 ГВт в 1980-х годах. Обеспечение одной четвертой мировой электроэнергии за счет ядерной энергетики существенно снизит выбросы углекислого газа и улучшит качество воздуха.

Обзор мира

Все части мира участвуют в развитии ядерной энергетики, и некоторые примеры приведены ниже.

Актуальные данные о действующих, строящихся и планируемых реакторах по всему миру см. В таблице «Мировые ядерные энергетические реакторы и потребности в уране».

Для получения подробной информации на уровне страны см. Раздел «Профили стран» Информационной библиотеки Всемирной ядерной ассоциации.

Северная Америка

В Канаде имеется 19 действующих ядерных реакторов общей полезной мощностью 13,6 ГВт. В 2019 году атомная энергия произвела 15% электроэнергии страны.

Все, кроме одного из 19 ядерных реакторов страны, расположены в Онтарио. Десять из этих единиц — шесть в Брюсе и четыре в Дарлингтоне — подлежат ремонту.Программа продлит срок эксплуатации на 30-35 лет. Аналогичные ремонтные работы позволили Онтарио отказаться от угля в 2014 году, достигнув одного из самых чистых сочетаний электроэнергии в мире.

В Мексике есть два действующих ядерных реактора общей полезной мощностью 1,6 ГВт. В 2019 году атомная энергия вырабатывала 4,5% электроэнергии страны.

В США имеется 94 действующих ядерных реактора общей полезной мощностью 96,6 ГВт. В 2019 году атомная энергия вырабатывала 20% электроэнергии страны.

Четыре реактора AP1000 строились, но два из них были списаны. Одной из причин перерыва в строительстве новых зданий в США на сегодняшний день является чрезвычайно успешная эволюция стратегий технического обслуживания. За последние 15 лет улучшение эксплуатационных характеристик привело к увеличению использования атомных электростанций в США, при этом увеличенная мощность эквивалентна строительству 19 новых станций мощностью 1000 МВт.

В 2016 году в стране был введен в эксплуатацию первый новый ядерный реактор за 20 лет.Несмотря на это, количество действующих реакторов в последние годы сократилось с пикового значения в 104 в 2012 году. Досрочное закрытие было вызвано сочетанием факторов, включая дешевый природный газ, либерализацию рынка, чрезмерное субсидирование возобновляемых источников и политические агитация.

Южная Америка

Аргентина имеет три реактора общей полезной мощностью 1,6 ГВт. В 2019 году страна вырабатывала 6% электроэнергии на атомной электростанции.

Бразилия имеет два реактора общей полезной мощностью 1.9 ГВт. В 2019 году атомная энергия произвела 3% электроэнергии страны.

Западная и Центральная Европа

Бельгия имеет семь действующих ядерных реакторов общей полезной мощностью 5,9 ГВт. В 2019 году атомная энергия произвела 48% электроэнергии страны.

Финляндия имеет четыре действующих ядерных реактора общей полезной мощностью 2,8 ГВт. В 2019 году атомная энергия вырабатывала 35% электроэнергии страны. Пятый реактор — EPR мощностью 1720 МВт (эл.) — находится в стадии строительства, и есть планы построить российский блок ВВЭР-1200 на новой площадке (Ханхикиви).

Франция имеет 56 действующих ядерных реакторов общей полезной мощностью 61,4 ГВт. В 2019 году атомная энергия произвела 71% электроэнергии страны.

Энергетическая политика 2015 года была направлена ​​на сокращение доли страны в ядерной генерации до 50% к 2025 году. Эта цель теперь перенесена на 2035 год. Министр энергетики страны заявил, что цель нереальна и что она приведет к увеличению выбросов углерода в стране. выбросы диоксида ставят под угрозу надежность поставок и создают опасность для рабочих мест.

Один реактор в настоящее время строится во Франции — EPR мощностью 1750 МВт во Фламанвилле.

В Германии продолжают работать шесть ядерных энергетических реакторов общей полезной мощностью 8,1 ГВт. В 2019 году атомная энергия произвела 12,5% электроэнергии страны.

Германия прекращает производство ядерной энергии примерно к 2022 году в рамках своей политики Energiewende . Energiewende , широко известный как наиболее амбициозная национальная политика смягчения последствий изменения климата, еще не обеспечила значительного сокращения выбросов двуокиси углерода (CO ₂ ).В 2011 году, через год после введения этой политики, в результате сжигания топлива в Германии было выброшено 731 млн т CO ₂ ; в 2018 году страна выбросила 677 млн ​​т CO ₂ и была седьмым по величине источником выбросов CO ₂ в мире. ² Правительство Германии рассчитывает не достичь своей цели по сокращению выбросов на 40% по сравнению с уровнями 1990 года с большим отрывом.

В Нидерландах имеется один действующий ядерный реактор полезной мощностью 0,5 ГВт. В 2019 году атомная энергия произвела 3% электроэнергии страны.

Испания имеет семь действующих ядерных реакторов общей полезной мощностью 7,1 ГВт. В 2019 году атомная энергия произвела 21% электроэнергии страны.

В Швеции имеется шесть действующих ядерных реакторов общей полезной мощностью 6,9 ГВт. В 2019 году атомная энергия произвела 34% электроэнергии страны.

Страна закрывает несколько старых реакторов, но вложила значительные средства в продление срока эксплуатации и повышение номинальной мощности.

В Швейцарии четыре действующих ядерных реактора общей полезной мощностью 3.0 ГВт. В 2019 году атомная энергия произвела 24% электроэнергии страны.

В Соединенном Королевстве имеется 15 действующих ядерных реакторов общей полезной мощностью 8,9 ГВт. В 2019 году атомная энергия произвела 16% электроэнергии страны.

В середине 2006 г. в правительственном энергетическом документе Великобритании была одобрена замена стареющего парка ядерных реакторов в стране новыми ядерными реакторами. Начато строительство первого завода нового поколения.

Центральная и Восточная Европа, Россия

В Армении есть один ядерный энергетический реактор полезной мощностью 0.4 ГВт. В 2019 году атомная энергия произвела 28% электроэнергии страны.

В Беларуси один действующий ядерный энергетический реактор, подключенный к сети в ноябре 2020 года, и второй реактор в стадии строительства. Почти вся остальная электроэнергия в стране производится из природного газа.

Болгария имеет два действующих ядерных реактора общей полезной мощностью 2,0 ГВт. В 2019 году атомная энергия произвела 38% электроэнергии страны.

В Чешской Республике имеется шесть действующих ядерных реакторов общей полезной мощностью 3.9 ГВт. В 2019 году атомная энергия вырабатывала 35% электроэнергии страны.

Венгрия имеет четыре действующих ядерных реактора общей полезной мощностью 1,9 ГВт. В 2019 году атомная энергия произвела 49% электроэнергии страны.

В Румынии есть два действующих ядерных реактора общей полезной мощностью 1,3 ГВт. В 2019 году атомная энергия произвела 19% электроэнергии страны.

В России действует 38 ядерных реакторов общей полезной мощностью 28,6 ГВт. В 2019 году атомная энергия вырабатывала 20% электроэнергии страны.

Постановлением правительства от 2016 года было предусмотрено строительство к 2030 году 11 атомных энергетических реакторов в дополнение к уже строящимся. В начале 2020 года в России строились четыре реактора общей мощностью 4,8 ГВт.

Сила российской атомной отрасли отражается в ее доминировании на экспортных рынках новых реакторов. Национальная ядерная промышленность страны в настоящее время участвует в проектах новых реакторов в Беларуси, Китае, Венгрии, Индии, Иране и Турции, а также в различной степени в качестве инвестора в Алжире, Бангладеш, Боливии, Индонезии, Иордании, Казахстане, Нигерии, Южной Африке, Таджикистан и Узбекистан среди других.

В Словакии четыре действующих ядерных реактора общей полезной мощностью 1,8 ГВт. В 2019 году атомная энергия произвела 54% электроэнергии страны. Еще два блока находятся в стадии строительства.

В Словении имеется один действующий ядерный реактор полезной мощностью 0,7 ГВт. В 2019 году Словения вырабатывала 37% электроэнергии на атомной электростанции.

Украина имеет 15 действующих ядерных реакторов общей полезной мощностью 13,1 ГВт. В 2019 году атомная энергия произвела 54% электроэнергии страны.

Турция начала строительство своей первой атомной электростанции в апреле 2018 года, начало эксплуатации ожидается в 2023 году.

Азия

Бангладеш приступила к строительству первого из двух запланированных российских реакторов ВВЭР-1200 в 2017 году. Строительство второго началось в 2018 году. Он планирует ввести в эксплуатацию первый энергоблок к 2023 году. В настоящее время страна вырабатывает практически всю электроэнергию из ископаемого топлива. .

В Китае 49 действующих ядерных реакторов общей полезной мощностью 47.5 ГВт. В 2019 году атомная энергия вырабатывала 5% электроэнергии страны.

Страна продолжает доминировать на рынке строительства новых ядерных объектов. В начале 2021 года 16 из 54 строящихся в мире реакторов находились в Китае. В 2018 году Китай стал первой страной, которая ввела в эксплуатацию два новых образца — AP1000 и EPR. Китай начинает экспортный маркетинг реактора Hualong One, в значительной степени собственной конструкции.

Сильный импульс для развития новой ядерной энергетики в Китае исходит из необходимости улучшить качество городского воздуха и сократить выбросы парниковых газов.Заявленная правительством долгосрочная цель, изложенная в его Плане действий Стратегии развития энергетики на 2014-2020 гг. — увеличить мощность до 58 ГВт к 2020 году, еще 30 ГВтэ находятся в стадии строительства.

В Индии имеется 23 действующих ядерных реактора общей полезной мощностью 6,9 ГВт. В 2019 году атомная энергия произвела 3% электроэнергии страны.

Правительство Индии намерено наращивать свои ядерные мощности в рамках своей масштабной программы развития инфраструктуры. В 2010 году правительство поставило амбициозную цель — 14.К 2024 году выйдет 6 ГВт ядерной энергии. В начале 2020 года в Индии строились семь реакторов общей мощностью 5,3 ГВт.

В Японии 33 действующих ядерных реактора общей полезной мощностью 31,7 ГВт. В начале 2020 года после аварии на Фукусиме в 2011 году только девять реакторов были снова введены в эксплуатацию, а еще 17 находятся в процессе утверждения перезапуска. В прошлом 30% электроэнергии в стране производилось на атомных станциях; в 2019 году этот показатель составлял всего 8%.

Южная Корея имеет 24 действующих ядерных реактора общей полезной мощностью 23,2 ГВт. В 2019 году атомная энергия произвела 26% электроэнергии страны.

В Южной Корее четыре новых реактора строятся внутри страны, а также четыре в Объединенных Арабских Эмиратах. Он планирует еще два, после чего энергетическая политика остается неопределенной. Он также участвует в интенсивных исследованиях будущих конструкций реакторов.

Пакистан имеет шесть действующих ядерных реакторов общей полезной мощностью 2.3 ГВт. В 2019 году атомная энергия произвела 7% электроэнергии страны. В Пакистане строится один китайский блок Hualong One.

Африка

Южная Африка имеет два действующих ядерных реактора общей полезной мощностью 1,9 ГВт, и это единственная африканская страна, которая в настоящее время производит электроэнергию с помощью ядерной энергии. В 2019 году атомная энергия произвела 7% электроэнергии страны. Южная Африка по-прежнему привержена планам по наращиванию мощностей, но финансовые ограничения значительны.

Ближний Восток

Иран имеет один действующий ядерный реактор с полезной мощностью 0.9 ГВт. В 2019 году атомная энергия произвела 2% электроэнергии страны. Строится второй энергоблок ВВЭР-1000 российской разработки.

В Объединенных Арабских Эмиратах имеется один действующий ядерный реактор мощностью 1,3 ГВт. Еще три блока находятся в стадии строительства на том же заводе (Бараках).

Страны с развивающейся ядерной энергетикой

Как указано выше, Бангладеш, Беларусь, Турция и Объединенные Арабские Эмираты строят свои первые атомные электростанции. Ряд других стран переходят к использованию ядерной энергии для производства электроэнергии.Для получения дополнительной информации см. Страницу о странах с развивающейся ядерной энергетикой.

Повышение производительности существующих реакторов

Производительность ядерных реакторов со временем значительно улучшилась. За последние 40 лет доля реакторов с высокими коэффициентами мощности значительно увеличилась. Например, 62% реакторов достигли коэффициента мощности выше 80% в 2018 году по сравнению с 28% в 1978 году, тогда как только 7% реакторов имели коэффициент мощности ниже 50% в 2018 году по сравнению с 20% в 1978 году.

Долгосрочные тенденции коэффициентов мощности

Также следует отметить отсутствие значимой возрастной тенденции в среднем коэффициенте мощности реакторов за последние пять лет.

Коэффициент средней мощности 2015-2018 гг. По возрасту реактора

Реакторы ядерные прочие

Помимо коммерческих атомных электростанций, в более чем 50 странах работают около 220 исследовательских реакторов, и еще больше находится в стадии строительства.Многие из этих реакторов используются не только для исследований и обучения, но и для производства медицинских и промышленных изотопов.

Использование реакторов для морских силовых установок в основном ограничивается основными военно-морскими силами, где они играли важную роль в течение пяти десятилетий, обеспечивая энергией подводные лодки и большие надводные корабли. Свыше 160 кораблей, в основном подводных лодок, приводятся в движение примерно 200 ядерными реакторами, и накоплен более чем 13 000 реакторно-летний опыт работы с морскими реакторами. Россия и США сняли с вооружения многие из своих атомных подводных лодок со времен холодной войны.

Россия также управляет флотом больших атомных ледоколов, и еще несколько строятся. Он также подключил плавучую атомную электростанцию ​​с двумя реакторами мощностью 32 МВт к сети в отдаленном арктическом районе Певек. Реакторы адаптированы от ледоколов.

Для получения дополнительной информации см. Страницу «Многообразие использования ядерных технологий».

Примечания и ссылки

Список литературы

1. Международное энергетическое агентство ОЭСР, World Energy Outlook 2020 [Назад]
2.Статистика Международного энергетического агентства ОЭСР [Назад]

Общие ссылки

Всемирная ядерная ассоциация, Отчет о ядерной деятельности в мире 2020

Ядерная энергия и устойчивое развитие — Всемирная ядерная ассоциация

(обновлено в апреле 2020 г.)

Устойчивое развитие — это развитие, отвечающее потребностям настоящего, без ущерба для способности будущих поколений удовлетворять свои собственные. Как концепция, это целостная концепция, учитывающая равенство между странами и поколениями и требующая уравновешивания часто конкурирующих экологических, социальных и экономических факторов.Примерно 30 лет назад устойчивость с точки зрения энергоснабжения рассматривалась просто с точки зрения доступности топлива по отношению к скорости его использования. Сегодня в контексте устойчивого развития — и в частности озабоченности по поводу изменения климата и деградации окружающей среды — картина более сложная.

Связь между потреблением энергии и человеческим развитием очевидна. Потребление до 100 ГДж на душу населения — уровень, которого еще предстоит достичь 80% населения мира — страна может существенно улучшить здоровье, уровень образования и общее благосостояние своего населения, потребляя больше энергии.

Следовательно, любой переход к более справедливому и устойчивому будущему должен основываться на предоставлении всем преимуществ доступа к современным, недорогим и надежным энергетическим услугам. Но это приведет к увеличению общего спроса на энергию: в настоящее время 4 миллиарда беднейших людей мира потребляют всего 5% от количества энергии, которым пользуются жители развитых стран. Если эта цифра вырастет до 15%, мировое потребление энергии увеличится на эквивалент дополнительного спроса Соединенных Штатов.

Таким образом, ключевой вопрос: как поставлять эту энергию? В настоящее время более 80% потребления первичной энергии приходится на сжигание нефти, газа и угля — без изменений с 1990 года. Однако нерегулируемые выбросы от сжигания топлива вызывают изменение климата, ущерб окружающей среде и преждевременную смерть примерно 7 человек. миллионов человек каждый год. Таким образом, продолжающееся использование ископаемого топлива имеет серьезные социальные, экономические и экологические последствия для разных поколений и поколений.

Возникающая в результате двойная задача — необходимость сокращения вредных выбросов при одновременном обеспечении большего количества энергии для большего числа людей — ставит энергетический сектор в центр достижения устойчивого развития.

Не существует технологии, полностью безопасной для людей или окружающей среды. Например, хотя низкоуглеродные источники энергии не выделяют углекислый газ в месте использования, они несут ответственность за выбросы и отходы во время строительства, производства и вывода из эксплуатации.Таким образом, совместимость любой энергетической технологии с целями устойчивого развития должна оцениваться в относительном выражении — в свете альтернатив.

В качестве единственного проверенного, масштабируемого и надежного низкоуглеродного источника энергии ядерная энергия должна будет сыграть решающую роль, если мир хочет уменьшить свою зависимость от ископаемых видов топлива для решения проблемы изменения климата и хронического загрязнения воздуха. В более широком плане, однако, предложение о ядерной энергии как об устойчивом источнике энергии является фундаментально устойчивым из-за присущей ей плотности энергии и интернализации ущерба для здоровья и окружающей среды.Использование ядерной энергии имеет множество преимуществ в отношении устойчивости по сравнению с альтернативными формами производства электроэнергии. Расширяя его использование, можно обеспечить современную и доступную энергию для всех, кто в настоящее время не имеет доступа, при этом уменьшая воздействие человека на окружающую среду и гарантируя, что способность мира достичь других целей устойчивого развития не будет ограничена.

Определение устойчивого развития

Для устойчивого развития был предложен ряд определений, но наиболее широко цитируется из Отчета Брундтланд 1987 г. ^1:

«Устойчивое развитие — это развитие, которое отвечает потребностям настоящего, без ущерба для способности будущих поколений удовлетворять свои собственные потребности»

Таким образом, устойчивое развитие — это путь к устойчивости.Для того, чтобы деятельность, продукт или организация были по-настоящему устойчивыми, они должны обеспечивать сбалансированную экологическую, экономическую и социальную устойчивость: три «столпа».

Рисунок 1. Три столпа устойчивости

В 2015 году 193 государства-члена Организации Объединенных Наций (ООН) приняли Повестку дня в области устойчивого развития на период до 2030 года — план действий для людей, планеты и процветания, согласованный с тремя столпами устойчивости. Чтобы разделить смелые амбиции Повестки дня на период до 2030 года, ООН согласовала 17 целей в области устойчивого развития (ЦУР), которые будут использоваться для определения и оценки прогресса.

Рисунок 2: Цели ООН в области устойчивого развития

Больше энергии, меньше выбросов

В Повестке дня в области устойчивого развития на период до 2030 года признается, что по своей природе ЦУР «интегрированы и неделимы». Таким образом, достижение прогресса по любой из ЦУР зависит от прогресса по другим.

Однако центральная роль энергии — и, следовательно, ЦУР 7 — широко признана: прогресс по всем ЦУР зависит от обеспечения устойчивого энергоснабжения.Обеспечение доступа к недорогой, надежной и чистой энергии имеет решающее значение для искоренения бедности, улучшения здоровья и образования населения, а также для сокращения выбросов парниковых газов при продолжении поддержки промышленного развития (см. Рисунок 4).

Связь между благополучием населения и потреблением энергии хорошо известна для развивающихся стран. Для стран с годовым потреблением энергии ниже 100 ГДж на душу населения — уровня, которого 80% населения мира еще не достигли ^{2, 3} — существует четкая корреляция между их потреблением энергии и Индексом человеческого развития (ИЧР) ^{значение} , которое является индикатором здоровья, образования и уровня жизни нации.

Рисунок 3: Индекс человеческого развития и годовое потребление энергии на душу населения, 2017 г. (источник: BP)

Эта взаимосвязь между благополучием человека и потреблением энергии объясняет важность, придаваемую обеспечению надежного доступа к недорогой энергии для всех в ЦУР 7; сокращение доли мирового населения, перспективы которого ограничиваются нехваткой энергии, необходимо для удовлетворения потребностей настоящего. Достижение прогресса в достижении ЦУР 7 для растущего населения мира потребует значительного увеличения энергоснабжения.

Рисунок 4: ЦУР 7 — ключ ко всем ЦУР

Таким образом, ключевой вопрос состоит в том, как наилучшим образом удовлетворить эти растущие потребности в энергии. Наша существующая энергетическая система построена на ископаемом топливе, но при его сжигании для получения энергии образуются выбросы углекислого газа (CO ₂ ), который является ключевым фактором изменения климата. На энергетический сектор приходится около трех четвертей всех выбросов парниковых газов, и поэтому его коренное преобразование является самым важным шагом на пути к борьбе с изменением климата.

ООН давно признала изменение климата определяющей проблемой нашего времени. Несмотря на это явное признание и недавние впечатляющие инвестиции в возобновляемые источники энергии, в 2017 году мир сжег больше ископаемого топлива для получения энергии в абсолютном и относительном выражении, чем в 1990 году; а в 2018 году глобальные выбросы CO ₂ , связанные с энергетикой, выросли на 1,7% до исторического максимума.

Может ли ядерная энергия способствовать достижению целей устойчивого развития?

Несмотря на решающую роль, которую ядерная энергия должна будет сыграть для достижения ЦУР ООН, по-прежнему существует некоторая оппозиция растущему признанию способности источника энергии вносить вклад в устойчивое развитие.

По сути, конкурентная позиция ядерной энергетики с точки зрения устойчивого развития является прочной благодаря ее плотности энергии и интернализации затрат на здоровье и окружающую среду. Использование ядерной энергии дает множество преимуществ в плане устойчивости по сравнению с доступными альтернативами, что объясняет ее возросшую роль почти во всех крупных исследованиях, которые намечают вероятные пути к обеспечению устойчивого энергоснабжения (см. Вставку 2). Анализ характеристик ядерной энергии в рамках устойчивого развития показывает, что подход, принятый в секторе ядерной энергетики, соответствует центральной цели устойчивого развития, заключающейся в передаче ряда активов будущим поколениям при минимизации воздействия и нагрузки на окружающую среду.

Экологический столп

Экологическая составляющая устойчивого развития включает такие вопросы, как загрязнение воздуха и воды, управление отходами, управление экосистемами и защиту природных ресурсов, дикой природы и исчезающих видов.

Изменение климата

Организация Объединенных Наций признает изменение климата «самой системной угрозой человечеству». Таким образом, решение этой проблемы обычно считается наиболее важной и неотложной задачей в области устойчивого развития. Изменение климата является результатом увеличения концентрации CO ₂ в атмосфере Земли. Учитывая, что три четверти антропогенных выбросов CO ₂ возникают в результате сжигания ископаемого топлива для получения энергии, основное внимание следует уделять энергетическим технологиям, которые выделяют лишь небольшие количества CO ₂ на единицу энергии.

На основе жизненного цикла ядерная энергия выделяет всего несколько граммов CO ₂ эквивалента на 1 кВтч произведенной электроэнергии. Среднее значение 12 г CO ₂ эквивалента / кВтч было оценено для ядерной энергии, аналогично ветровой и ниже, чем для всех типов солнечной энергии ⁵ . Большая часть выбросов CO ₂ в течение жизненного цикла ядерной энергетики связана с производством цемента и стали, а также с производством компонентов во время строительства.

Рисунок 5: Средний жизненный цикл CO ₂ эквивалентов выбросов (источник: IPCC)

Защита экосистемы

Основным воздействием производства электроэнергии на экосистемы является эвтрофикация ( i.е. повышенные концентрации химических питательных веществ, в первую очередь азота и фосфора, которые ухудшают качество воды, вызывая истощение запасов кислорода) и подкисление (, т. Е. повышенные концентрации кислых химикатов, вызванные поглощением атмосферного CO. ₂ ), которые ухудшают качество воды, нанося вред моллюсков и кораллов, что приводит к чрезмерному росту водорослей).

Среди технологий производства энергии ископаемые виды топлива обладают наибольшим потенциалом вызывать как подкисление, так и эвтрофикацию.CO ₂ , выбрасываемый в атмосферу при сгорании ископаемого топлива, растворяется в океанах, повышая их кислотность; а горнодобывающая промышленность, добыча, транспорт, обработка отходов и выбросы, связанные с использованием ископаемого топлива, способствуют их высокому потенциалу эвтрофикации. Напротив, потенциал подкисления и эвтрофикации ядерной энергетики оценивается как один из самых низких из всех доступных технологий производства электроэнергии.

Использование земли и воды

Использование земли и воды являются ключевыми критериями для оценки устойчивости различных технологий производства энергии.Энергетический сектор конкурирует за ограниченные ресурсы с другими важными секторами, такими как сельское хозяйство и промышленность, и появление новой концепции, известной как взаимосвязь воды, продовольствия и энергии, отражает растущее понимание взаимосвязанности политических решений в этих трех областях.

Атомные электростанции производят огромное количество энергии с низким содержанием углерода, и для этого требуется меньше земли, чем для любого другого источника энергии. ООН ожидает, что к 2050 году две трети людей будут жить в городских районах — еще 2 человека.5 миллиардов человек — там, где земля в большом почете. В сочетании с необходимостью сохранения земель для предотвращения утраты биоразнообразия, уникальные преимущества ядерной энергии в области землепользования, вероятно, будут иметь все более решающее значение в будущем.

Большая двухблочная атомная электростанция может обеспечить электроэнергией 4-5 миллионов человек, занимая площадь всего 2 квадратных километра.Однако землепользование всех технологий производства энергии выходит за рамки их генерирующего следа и включает в себя необходимую добычу сырья и, для традиционных источников энергии, их топливный цикл. Принимая это во внимание, использование биомассы, воды, ветра и солнца на один-три порядка больше, чем ядерное ^{6 ​​}.

Рисунок 6: Относительное землепользование (добыча топлива и следы генерирования) вариантов производства электроэнергии на единицу электроэнергии (источник: Brook & Bradshaw, 2015)

На определенном этапе во время подачи, строительства или эксплуатации все варианты производства электроэнергии потребляют воду.Наименьшие «следы» воды имеют ветровая и солнечная энергия, а наибольшие — биомасса и гидроэнергетика. Ископаемое топливо и ядерная энергия потребляют значительное количество воды на этапе эксплуатации для охлаждения ⁷ .

Пресная вода — ценный ресурс в большинстве частей мира. Помимо близости к основным центрам нагрузки, нет причин размещать атомные электростанции вдали от побережья, где они могут использовать прямоточное охлаждение морской водой. Высокая удельная энергия урана означает, что логистические потребности в топливе невысоки (около 200 тонн для большого реактора в год по сравнению с более чем 3 000 000 тонн для эквивалентной угольной электростанции), что позволяет гибко размещать атомные электростанции.В случае, если вода настолько ограничена, что ее нельзя использовать для охлаждения, и прибрежное местоположение недоступно, установки могут быть размещены вдали от потребности в нагрузке, но это повлечет за собой дополнительные расходы на передачу.

В то время как атомным электростанциям требуется значительное количество воды для охлаждения, их способность обеспечивать большие объемы энергии все чаще используется для обеспечения водоснабжения в районах с дефицитом воды. Если питьевую воду невозможно получить из ручьев и водоносных горизонтов, требуется опреснение морской воды, минерализованных грунтовых вод или городских сточных вод.В настоящее время большая часть опреснителей работает на ископаемом топливе, но ядерное опреснение уже много лет используется в таких странах, как Япония, Индия и Казахстан.

Рисунок 7: Расход воды на единицу произведенной электроэнергии и тепла в 2008-2012 гг. (Источник: Mekonnen et al., 2015)

Отходы

Тщательное обращение с потоками отходов является ключевым фактором устойчивого развития с целью предотвращения краткосрочного или долгосрочного вреда для человека и окружающей среды.Все технологии производства энергии образуют отходы, но их количество, риск, который он представляет, и средства управления сильно различаются.

Энергетическая плотность топлива, используемого для производства электроэнергии, является одним из ключевых факторов, определяющих величину и управляемость потоков отходов. Исключительно высокая плотность энергии урана означает, что на единицу произведенной энергии требуется относительно небольшое количество топлива. Использование меньшего количества топлива снижает масштабы деятельности по добыче топлива и требования к транспортировке — в свою очередь, снижает вероятность непреднамеренных выбросов в окружающую среду — и приводит к образованию меньшего количества отходов.Таким образом, вопреки распространенному мнению, одно из преимуществ производства электроэнергии с помощью ядерной энергии состоит в том, что потоки ее отходов малы и, следовательно, сами по себе управляемы. По этой причине ядерная энергия является единственной формой производства электроэнергии, которая полностью сдерживает выбросы, сточные воды и отходы.

В отличие от ядерной энергетики, некоторые источники энергии сбрасывают отходы в окружающую среду или оказывают воздействие на здоровье, стоимость которого не включена в стоимость продукта. Эти неявные субсидии, или внешние затраты, как их обычно называют, тем не менее реальны и обычно поддаются количественной оценке, и их несет общество в целом.Их количественная оценка необходима для обеспечения рационального выбора между источниками энергии. Ядерная энергия включает в себя затраты на обращение с отходами, их утилизацию и вывод из эксплуатации в фактических затратах на электроэнергию (, т.е. они интернализованы), так что внешние затраты сведены к минимуму.

Социальная опора

Здоровье человека

Загрязнение воздуха в результате использования топлива на основе углерода для производства энергии является одной из самых больших угроз для благосостояния человека. По оценкам Всемирной организации здравоохранения, около 7 миллионов человек ежегодно умирают преждевременно в результате воздействия загрязненного воздуха.

Атомные электростанции практически не выделяют загрязняющих веществ в воздух во время работы, и, поскольку они надежны и могут быть развернуты в больших масштабах, они могут напрямую заменить электростанции, работающие на ископаемом топливе. По оценкам Института космических исследований имени Годдарда НАСА и Института Земли Колумбийского университета, с 1971 по 2009 год использование ядерной энергии предотвратило более 1,8 миллиона смертей, связанных с загрязнением воздуха.

Существует множество неэнергетических применений ядерных технологий, которые способствуют удовлетворению человеческих «потребностей».Например: обеспечение ядерной медициной; помогает контролировать распространение инфекционных заболеваний; и обеспечение надежных поставок чистой воды, санитарии и продуктов питания (см. Рисунок 8).

Рисунок 8: Примеры вклада неэнергетических технологий в ЦУР

Занятость

Атомные электростанции могут работать более 60 лет, создавая долгосрочные и высокооплачиваемые рабочие места для людей из самых разных областей и образования.Таким образом, реализация ядерно-энергетической программы представляет собой долгосрочное вложение в человеческий капитал.

Инвестиции в капиталоемкие проекты имеют тенденцию перетекать в другие отрасли и секторы экономики. На современной атомной электростанции мощностью в гигаватт напрямую занято 500-1000 человек. Но на протяжении как строительства, так и эксплуатации, он требует сложной вспомогательной цепочки поставок (, например, строительство, производство и консультационные услуги), создающей привлекательные возможности косвенного и индуцированного трудоустройства.

Во время строительства большого современного завода на его территории могут находиться тысячи рабочих. На Hinkley Point C (на фото) 4000 рабочих будут находиться на месте во время пика строительства.

Исследование европейской атомной отрасли, проведенное Deloitte, показало, что атомная энергия обеспечивает больше рабочих мест на ТВтч произведенной электроэнергии, чем любой другой источник чистой энергии. Согласно отчету, ядерная промышленность обеспечивает более 1,1 миллиона рабочих мест в Европейском союзе.Кроме того, каждый гигаватт установленной ядерной мощности приносит 9,3 миллиарда евро ежегодных инвестиций в ядерный и смежный секторы экономики и обеспечивает постоянную занятость на местном уровне почти 10 000 человек. На каждый инвестированный евро атомная промышленность дает косвенный вклад в ВВП в размере 4 евро, а каждое прямое рабочее место создает 3,2 рабочих места в ЕС в целом.

Экономический столп

Достаточность ресурсов, сохранение и альтернативные издержки

Уран не имеет значительного использования, кроме производства ядерной энергии.Производство электроэнергии с использованием урана расширяет общую ресурсную базу, доступную для использования человеком, обеспечивает большее разнообразие выбора и позволяет использовать другие ресурсы, такие как углеводороды, там, где они наиболее эффективны например. для транспорта или нефтехимии.
Урана в изобилии, и он распределен среди широкого круга геополитически разнообразных стран. Распределение урана значительно снижает риск сбоев на рынке, характерных для исторических нефтяных кризисов.

Ресурсоэффективность и материалоемкость

Акцент на вариантах энергоснабжения, определенных как «возобновляемые» в течение последних нескольких десятилетий, отражает важность, придаваемую сохранению ограниченных ресурсов. Возобновляемые источники энергии — это те, которые генерируются в результате естественных процессов, которые постоянно пополняются ( т. Е. те, которые не подпитываются конечным ресурсом).

Справедливость между поколениями является ключевым принципом устойчивого развития, и поэтому предполагаемое преимущество возобновляемых источников энергии — то, что они не уменьшают ограниченные топливные ресурсы для будущих поколений, — ценно.Однако подача топлива — это лишь один из аспектов требований к материалам для производства электроэнергии. Все средства производства электроэнергии требуют инфраструктуры, которая потребляет ограниченные ресурсы, при этом основные материальные ресурсы, помимо поставок топлива, обычно бетон и металлы ( например, алюминий, медь, сталь), а также специфические технологические требования, такие как редкоземельные металлы для безредукторные ветряные турбины. Согласно анализу Министерства энергетики США ⁸ , среди низкоуглеродных технологий ядерная энергия имеет самые низкие требования к жизненному циклу конструкционных материалов.

Рисунок 9: Требования к материалам для различных технологий производства электроэнергии (источник: Министерство энергетики США)

Цель сокращения материальных затрат — центральная концепция устойчивого развития. Использование материалов в производстве, транспортировке и внедрении технологий производства энергии потребует энергии в виде ископаемого топлива, и поэтому показатель производительности материала важен с точки зрения энергоэффективности, а также выбросов углерода в течение жизненного цикла.Но в более широком смысле ресурсоэффективность сама по себе является ключевой целью. Ожидается, что к 2050 году потребление первичных материалов увеличится более чем вдвое. Использование ядерной энергии для производства электроэнергии является одним из средств, с помощью которого спрос на ресурсы может быть снижен до более устойчивого уровня.

Доступность

Доступность по цене — ключевой компонент ЦУР 7. Доступ к современной энергии дает огромные преимущества, но стремление обеспечить доступ для всех может быть реализовано только в том случае, если это будет доступным по цене.

Относительная доступность вариантов электроснабжения является функцией затрат на производство электроэнергии, а также затрат, которые они накладывают на систему в целом. Затраты на производство обычно сообщаются с использованием показателя приведенных затрат на производство электроэнергии (LCOE), который является мерой отношения общих затрат на типовой завод (капитальный и операционный) к общему количеству электроэнергии, которое, как ожидается, будет произведено сверх этого время жизни растения. LCOE как показатель относительно прост и прозрачен, поэтому на него часто ссылаются.Однако его способность оценивать общие издержки для общества ограничена. На дерегулированных рынках доходы неопределенны в течение срока службы генератора, что делает этот показатель менее актуальным; и этот показатель не пытается уловить заметно различающиеся системные затраты на технологии.

Системные затраты существовали всегда, но рост переменных возобновляемых источников энергии продвинул эту тему в последние годы. Системные затраты включают необходимые затраты на распределение и передачу, и, что наиболее важно, резерв на неотъемлемую изменчивость некоторых возобновляемых источников энергии.Системные затраты сложно оценить, поскольку они зависят от характеристик рассматриваемой системы, рассматриваемых временных рамок, местоположения и множества других факторов. Несмотря на наличие неопределенности, оценки согласуются в том, что системные затраты на переменные источники энергии значительны, увеличиваются нелинейно с увеличением доли производства электроэнергии и на порядок выше, чем для диспетчерских технологий ⁹ .

Затраты на систему в целом в конечном итоге несет общество, и поэтому, учитывая растущее использование переменной возобновляемой энергии, важно, чтобы системные затраты были интернализированы, чтобы гарантировать, что политические решения могут быть должным образом направлены на максимизацию доступности.

Отрицательные эффекты за пределами самой системы (, т.е. отрицательные внешние эффекты), связанные с электроснабжением, все чаще признаются значительными и еще больше усложняют картину. Отрицательные внешние эффекты, связанные с производством электроэнергии, в первую очередь выбросы парниковых газов и других загрязнителей, представляют собой социальные издержки, которые могут повлиять на реальную доступность различных вариантов электроснабжения. Документально подтверждено, что социальные и экономические издержки изменения климата и загрязнения воздуха значительны.Чтобы лучше понять социально оптимальный уровень внешних эффектов (по сравнению с производством), крайне важно, чтобы относительная стоимость различных вариантов поставок включала разумную оценку их воздействия на выбросы и климат.

Ядерная энергия является конкурентоспособной по стоимости на основе простого сравнения LCOE, особенно при низких ставках дисконтирования. Его уникальные атрибуты обеспечения предсказуемого и надежного энергоснабжения с низким содержанием углерода означают, что включение системных затрат и отрицательных внешних эффектов заметно улучшает относительную доступность ядерной энергии.

Рисунок 10: Затраты на сетевые системы для диспетчерских и возобновляемых технологий (источник: Агентство по ядерной энергии ОЭСР, 2018)

Примечания и ссылки

Банкноты

а. Индекс человеческого развития (ИЧР) — это статистический инструмент Программы развития Организации Объединенных Наций для измерения уровня социально-экономического развития страны. Социальные и экономические аспекты страны зависят от здоровья ее людей, их уровня образования и уровня жизни.Страна получает более высокий ИЧР, когда продолжительность жизни ее населения выше, уровень образования выше и валовой национальный доход на душу населения выше. [Назад]

Список литературы

1. Организация Объединенных Наций, Доклад Всемирной комиссии по окружающей среде и развитию: наше общее будущее («Отчет Брундтланда») (1987 г.) [Назад]
2. Программа развития Организации Объединенных Наций, Доклады о человеческом развитии [Назад]
3. Энергетический прогноз BP: издание 2019 г. [Назад]
4. Мировой энергетический совет, Мировые энергетические сценарии 2019, Будущее ядерной энергетики: разнообразные гармонии в переходной энергетике (2019) [Назад]
5.Штеффен Шлёмер (редактор), Параметры затрат и производительности, связанные с технологиями, Приложение III к документу «Изменение климата, 2014 г .: Смягчение последствий изменения климата». Вклад Рабочей группы III в Пятый оценочный доклад Межправительственной группы экспертов по изменению климата (2014 г.) [Назад]
6. Барри У. Брук и Кори Дж. А. Брэдшоу, Ключевая роль ядерной энергии в сохранении глобального биоразнообразия, Conservation Biology , 29, 3 (2015) [Назад]
7. Mesfin Mekonnen et al. , Водный след электричества и тепла: глобальная оценка, Наука об окружающей среде: исследования и технологии воды (март 2015 г.) [Назад]
8.Министерство энергетики США, Четырехгодичный обзор технологий — оценка энергетических технологий и возможностей исследований (сентябрь 2015 г.) [Назад]
9. Агентство по ядерной энергии ОЭСР, Полная стоимость электроэнергии (2018 г.) [Назад]

История ядерной энергии — Всемирная ядерная ассоциация

(обновлено в ноябре 2020 г.)

• Наука об атомной радиации, атомных изменениях и ядерном делении развивалась с 1895 по 1945 год, большая часть из них — в последние шесть из этих лет.
• В 1939-45 годах большая часть разработок была сосредоточена на атомной бомбе.
• С 1945 года внимание уделялось использованию этой энергии управляемым способом для военно-морских силовых установок и для производства электроэнергии.
• С 1956 года основное внимание уделяется технологической эволюции надежных атомных электростанций.

Изучение природы атома

Уран был открыт в 1789 году немецким химиком Мартином Клапротом и назван в честь планеты Уран.

Ионизирующее излучение было открыто Вильгельмом Рентгеном в 1895 году путем пропускания электрического тока через вакуумированную стеклянную трубку и получения непрерывного рентгеновского излучения. Затем в 1896 году Анри Беккерель обнаружил, что урановая обманка (руда, содержащая радий и уран) вызывает потемнение фотопластинки. Далее он продемонстрировал, что это происходит из-за испускания бета-излучения (электронов) и альфа-частиц (ядер гелия). Виллар обнаружил третий тип излучения урановой обманки: гамма-лучи, которые во многом похожи на рентгеновские лучи.Затем в 1896 году Пьер и Мария Кюри дали этому явлению название «радиоактивность», а в 1898 году выделили полоний и радий из урана. Позже радий использовали в лечении. В 1898 году Сэмюэл Прескотт показал, что радиация уничтожает бактерии в пище.

В 1902 году Эрнест Резерфорд показал, что радиоактивность как спонтанное событие, испускающее альфа- или бета-частицу из ядра, создает другой элемент. Он продолжил развивать более полное понимание атомов и в 1919 году запустил альфа-частицы из источника радия в азот и обнаружил, что происходит ядерная перегруппировка с образованием кислорода.Нильс Бор был еще одним ученым, который продвинул наше понимание атома и того, как электроны располагаются вокруг его ядра, вплоть до 1940-х годов.

К 1911 году Фредерик Содди обнаружил, что естественно радиоактивные элементы имеют ряд различных изотопов (радионуклидов) с одинаковым химическим составом. Также в 1911 году Джордж де Хевеши показал, что такие радионуклиды неоценимы в качестве индикаторов, потому что незначительные количества могут быть легко обнаружены с помощью простых инструментов.

В 1932 году Джеймс Чедвик открыл нейтрон.Также в 1932 году Кокрофт и Уолтон произвели ядерные превращения, бомбардируя атомы ускоренными протонами, а в 1934 году Ирен Кюри и Фредерик Жолио обнаружили, что некоторые такие превращения создают искусственные радионуклиды. В следующем году Энрико Ферми обнаружил, что гораздо большее разнообразие искусственных радионуклидов может быть образовано, если вместо протонов использовать нейтроны.

Ферми продолжил свои эксперименты, производя в основном более тяжелые элементы из своих мишеней, но также, с ураном, некоторые гораздо более легкие.В конце 1938 года Отто Хан и Фриц Штрассманн в Берлине показали, что новыми более легкими элементами были барий и другие элементы, которые были примерно вдвое меньше массы урана, тем самым продемонстрировав, что произошло деление атома. Лиз Мейтнер и ее племянник Отто Фриш, работавшие под руководством Нильса Бора, затем объяснили это, предположив, что нейтрон был захвачен ядром, вызывая сильную вибрацию, приводящую к разделению ядра на две не совсем равные части. Они подсчитали, что выделение энергии от этого деления составляет около 200 миллионов электрон-вольт.Затем Фриш экспериментально подтвердил эту цифру в январе 1939 года.

Лиз Мейтнер и Отто Хан, гр. 1913

Это было первое экспериментальное подтверждение статьи Альберта Эйнштейна об эквивалентности массы и энергии, опубликованной в 1905 году.

Использование ядерного деления

Эти разработки 1939 года вызвали активность во многих лабораториях. Хан и Штрассманн показали, что деление не только высвобождает много энергии, но также высвобождает дополнительные нейтроны, которые могут вызвать деление в других ядрах урана и, возможно, самоподдерживающуюся цепную реакцию, приводящую к огромному высвобождению энергии.Это предположение вскоре было экспериментально подтверждено Жолио и его коллегами в Париже, а также Лео Сциллардом, работавшим с Ферми в Нью-Йорке.

Бор вскоре предположил, что деление гораздо более вероятно в изотопе урана-235, чем в U-238, и что деление будет происходить более эффективно с медленными нейтронами, чем с быстрыми. Последнее было подтверждено Сциллардом и Ферми, которые предложили использовать «замедлитель» для замедления испускаемых нейтронов. Бор и Уилер расширили эти идеи до того, что стало классическим анализом процесса деления, и их статья была опубликована всего за два дня до начала войны в 1939 году.

Другим важным фактором было то, что тогда было известно, что U-235 составляет только 0,7% природного урана, а остальные 99,3% составляют U-238 с аналогичными химическими свойствами. Следовательно, разделение этих двух компонентов для получения чистого U-235 было бы трудным и потребовало бы использования их очень немного разных физических свойств. Это увеличение доли изотопа U-235 стало известно как «обогащение».

Оставшаяся часть концепции деления / атомной бомбы была представлена ​​в 1939 году Фрэнсисом Перреном, который представил концепцию критической массы урана, необходимой для самоподдерживающегося высвобождения энергии.Его теории были расширены Рудольфом Пайерлсом из Бирмингемского университета, и полученные расчеты сыграли важную роль в разработке атомной бомбы. Группа Перрина в Париже продолжила свои исследования и продемонстрировала, что цепная реакция может поддерживаться в смеси урана с водой (вода используется для замедления нейтронов) при условии, что в систему вводятся внешние нейтроны. Они также продемонстрировали идею введения нейтронопоглощающего материала для ограничения размножения нейтронов и, таким образом, контроля ядерной реакции (которая является основой работы атомной электростанции).

Пайерлс был учеником Вернера Гейзенберга, который с апреля 1939 года руководил немецким ядерным энергетическим проектом под руководством Немецкого артиллерийского управления. Первоначально это было направлено на военные применения, и к концу 1939 года Гейзенберг подсчитал, что возможны цепные реакции ядерного деления. При замедлении и управлении в «урановой машине» (ядерном реакторе) эти цепные реакции могут генерировать энергию; когда их не контролировать, они могут привести к ядерному взрыву, во много раз более мощному, чем обычный взрыв.Было высказано предположение, что природный уран может быть использован в урановой машине с тяжеловодным замедлителем (из Норвегии), но, похоже, исследователи не знали о запаздывающих нейтронах, которые позволили бы управлять ядерным реактором. Гейзенберг отметил, что они могут использовать чистый уран-235, редкий изотоп, в качестве взрывчатого вещества, но он, очевидно, полагал, что требуемая критическая масса была выше, чем это было возможно.

Летом 1940 года Карл Фридрих фон Вайцзеккер, младший коллега и друг Гейзенберга, опираясь на публикации ученых, работающих в Великобритании, Дании, Франции и США, пришел к выводу, что если урановая машина способна выдержать цепную реакцию, то некоторые из более распространенных уран-238 будут преобразованы в «элемент 94», который теперь называется плутонием.Как и уран-235, элемент 94 был бы невероятно мощным взрывчатым веществом. В 1941 году фон Вайцзекер дошел до того, что подал заявку на патент на использование урановой машины для производства этого нового радиоактивного элемента.

К 1942 году военный объект был ликвидирован как непрактичный, требующий больше ресурсов, чем было доступно. Приоритетом стало строительство ракет. Однако существование немецкого проекта Uranverein послужило основным стимулом для разработки атомной бомбы в военное время Великобританией и США.

Ядерная физика в России

Российская ядерная физика опередила большевистскую революцию более чем на десять лет. Работа над радиоактивными минералами, обнаруженными в Центральной Азии, началась в 1900 году, а в 1909 году Петербургская Академия наук начала широкомасштабное исследование. Революция 1917 года дала толчок научным исследованиям, и более 10 физических институтов были созданы в крупных городах России, особенно в Санкт-Петербурге. -Петербург в последующие годы. В 1920-х и начале 1930-х годов многие выдающиеся российские физики работали за границей, изначально вдохновленные новым режимом как лучшим способом быстрого повышения уровня знаний.В их числе Кирилл Синельников, Петр Капица и Владимир Вернадский.

К началу 1930-х гг. Существовало несколько исследовательских центров, специализирующихся в области ядерной физики. Кирилл Синельников вернулся из Кембриджа в 1931 году, чтобы организовать отделение в Украинском физико-техническом институте (позже переименованном в Харьковский физико-технический институт, ХФТИ) в Харькове, созданном в 1928 году. Ленинградский физико-технический институт (ФТИ), впоследствии ставший самостоятельным институтом Иоффе, в том числе молодой Игорь Курчатов.Иоффе был его первым директором вплоть до 1950 года.

К концу десятилетия циклотроны были установлены в Радиевом институте и Ленинградском ФТИ (самом большом в Европе). Но к этому времени многие ученые начали становиться жертвами сталинских чисток — например, половина сотрудников Харьковского института была арестована в 1939 году. Тем не менее, 1940 год стал годом больших успехов в понимании ядерного деления, включая возможность цепной реакции. реакция. По настоянию Курчатова и его коллег в июне 1940 года в Академии наук был создан «Комитет по проблеме урана» под председательством Виталия Хлопина, а также учрежден фонд для исследования урановых месторождений Центральной Азии.У Радиевого института в Татарстане был завод, на котором Хлопин произвел первый в России радий высокой чистоты. Вторжение Германии в Россию в 1941 году направило большую часть этих фундаментальных исследований на потенциальное военное применение.

Создание атомной бомбы

британских ученых продолжали оказывать давление на свое правительство. Физики-беженцы Пайерлс и Фриш (которые остались в Англии с Пайерлсом после начала войны) дали большой импульс концепции атомной бомбы в трехстраничном документе, известном как Меморандум Фриша-Пайерлса.В этом они предсказали, что примерно 5 кг чистого U-235 может создать очень мощную атомную бомбу, эквивалентную нескольким тысячам тонн динамита. Они также предположили, как такая бомба может быть взорвана, как может быть произведен U-235, и какие эффекты радиации могут быть в дополнение к эффектам взрыва. Они предложили термодиффузию как подходящий метод отделения U-235 от природного урана. Этот меморандум вызвал значительный отклик в Великобритании в то время, когда к США не было особого интереса.

Группа выдающихся ученых, известная как Комитет MAUD, была создана в Великобритании и руководила исследованиями в университетах Бирмингема, Бристоля, Кембриджа, Ливерпуля и Оксфорда. Химические проблемы получения газообразных соединений урана и чистого металлического урана изучались в Бирмингемском университете и Imperial Chemical Industries (ICI). Доктор Филип Бакстер из ICI изготовил первую небольшую партию газообразного гексафторида урана для профессора Джеймса Чедвика в 1940 году. Позднее в 1940 году ICI получила официальный контракт на производство 3 кг этого жизненно важного материала для будущей работы.Большинство других исследований финансировалось самими университетами.

В результате работы в Кембридже произошли два важных события. Первым было экспериментальное доказательство того, что цепная реакция может поддерживаться медленными нейтронами в смеси оксида урана и тяжелой воды, т.е. выход нейтронов был больше, чем вход. Второй был написан Бретчером и Фезером на основе более ранней работы Халбана и Коварски вскоре после того, как они прибыли в Великобританию из Парижа. Когда U-235 и U-238 поглощают медленные нейтроны, вероятность деления у U-235 намного выше, чем у U-238.U-238 с большей вероятностью образует новый изотоп U-239, и этот изотоп быстро испускает электрон, чтобы стать новым элементом с массой 239 и атомным номером 93. Этот элемент также излучает электрон и становится новым элемент с массой 239 и атомным номером 94, который имеет гораздо больший период полураспада. Бретшер и Фезер утверждали на теоретических основаниях, что элемент 94 будет легко расщепляться медленными и быстрыми нейтронами и имеет дополнительные преимущества, заключающиеся в том, что он химически отличается от урана и, следовательно, может быть легко отделен от него.

Это новое развитие было также подтверждено в независимой работе Макмиллана и Абельсона в США в 1940 году. Доктор Кеммер из Кембриджской группы предложил названия нептуний для нового элемента № 93 и плутоний для № 94 по аналогии с внешними планетами Нептун и Плутон. за пределами Урана (уран, элемент № 92). Американцы случайно предложили те же названия, и идентификация плутония в 1941 году обычно приписывается Гленну Сиборгу.

Разработка концепций

К концу 1940 года несколько групп ученых, координируемых Комитетом MAUD, при затратах сравнительно небольшой суммы денег добились заметного прогресса.Вся эта работа держалась в секрете, в то время как в США в 1940 году продолжали выходить несколько публикаций, и не было ощущения срочности.

К марту 1941 г. была подтверждена одна из самых сомнительных сведений — сечение деления U-235. Пайерлс и Фриш первоначально предсказали в 1940 году, что почти каждое столкновение нейтрона с атомом U-235 приведет к делению, и что как медленные, так и быстрые нейтроны будут одинаково эффективны. Позже выяснилось, что медленные нейтроны были намного более эффективными, что имело огромное значение для ядерных реакторов, но довольно академично в контексте бомбы.Затем Пайерлс заявил, что теперь нет никаких сомнений в том, что вся схема бомбы осуществима при условии получения высокообогащенного U-235. Прогнозируемый критический размер сферы из металла U-235 составлял около 8 кг, который можно было бы уменьшить, используя соответствующий материал для отражения нейтронов. Однако прямые измерения U-235 все еще были необходимы, и британцы настаивали на срочном производстве нескольких микрограммов.

Окончательным результатом работы комитета MAUD стали два итоговых отчета в июле 1941 года.Один был на тему «Использование урана для бомбы», а другой — на «Использование урана в качестве источника энергии». В первом отчете был сделан вывод о том, что бомба возможна и что бомба, содержащая около 12 кг активного материала, будет эквивалентна 1800 тоннам в тротиловом эквиваленте и приведет к выбросу большого количества радиоактивных веществ, которые сделают места вблизи места взрыва опасными для людей на длительный период . Было подсчитано, что для завода, производящего 1 кг U-235 в день, потребуется 5 миллионов фунтов стерлингов и потребуется большая квалифицированная рабочая сила, которая также была необходима для других частей военных действий.Предполагая, что немцы также могут работать над бомбой, он рекомендовал продолжить работу с высоким приоритетом в сотрудничестве с американцами, даже несмотря на то, что они, казалось, сосредоточились на будущем использовании урана для энергии и военно-морских силовых установок.

Во втором отчете MAUD сделан вывод о том, что контролируемое деление урана можно использовать для получения энергии в виде тепла для использования в машинах, а также для получения больших количеств радиоизотопов, которые могут использоваться в качестве заменителей радия.В нем говорилось об использовании тяжелой воды и, возможно, графита в качестве замедлителей для быстрых нейтронов, и что даже обычная вода могла бы использоваться, если бы уран был обогащен изотопом U-235. Он пришел к выводу, что «урановый котел» имеет многообещающие перспективы для мирного использования в будущем, но не стоит его рассматривать во время нынешней войны. Комитет рекомендовал, чтобы Халбан и Коварски переехали в США, где были планы по производству тяжелой воды в больших масштабах. Была упомянута возможность того, что новый элемент плутоний может быть более подходящим, чем U-235, так что работы в этой области Бретшером и Фезером должны быть продолжены в Великобритании.

Эти два отчета привели к полной реорганизации работы над бомбой и «котлом». Утверждалось, что работа комитета вывела британцев на первое место и что «за пятнадцать месяцев своего существования он показал себя одним из самых эффективных научных комитетов, которые когда-либо существовали». Основное решение о том, что проект бомбы будет реализован в срочном порядке, было принято премьер-министром Уинстоном Черчиллем с согласия начальников штабов.

Эти отчеты также привели к рассмотрению на высоком уровне в США, особенно Комитетом Национальной академии наук, первоначально сосредоточившимся на аспекте ядерной энергетики.Концепции бомбы уделялось мало внимания до 7 декабря 1941 года, когда японцы атаковали Перл-Харбор, и американцы напрямую вступили в войну. Огромные ресурсы США тогда безоговорочно направлялись на разработку атомных бомб.

Манхэттенский проект

Американцы быстро увеличили свои усилия и вскоре обогнали англичан. Исследования продолжались в каждой стране с некоторым обменом информацией. Несколько ключевых британских ученых посетили США в начале 1942 года и получили полный доступ ко всей доступной информации.Американцы параллельно проводили три процесса обогащения: профессор Лоуренс изучал электромагнитное разделение в Беркли (Калифорнийский университет), Э.В. Мерфри из Standard Oil изучал метод центрифугирования, разработанный профессором Бимсом, а профессор Юри координировал работу по диффузии газов в Колумбии. Университет. Ответственность за строительство реактора для производства делящегося плутония была возложена на Артура Комптона из Чикагского университета. Британцы изучали только газовую диффузию.

В июне 1942 года армия США взяла на себя разработку процессов, инженерное проектирование, закупку материалов и выбор площадки для пилотных заводов по четырем методам производства расщепляющегося материала (поскольку ни один из четырех на тот момент не показал явных преимуществ). как производство тяжелой воды. С этим изменением поток информации в Великобританию иссяк. Это было серьезной неудачей для британцев и канадцев, которые сотрудничали в области производства тяжелой воды и по некоторым аспектам исследовательской программы.После этого Черчилль запросил информацию о стоимости строительства диффузионного завода, завода по производству тяжелой воды и атомного реактора в Великобритании.

После многих месяцев переговоров в августе 1943 г. в Квебеке г-ном Черчиллем и президентом Рузвельтом было наконец подписано соглашение, согласно которому британцы передали все свои отчеты американцам, а взамен получали копии отчетов генерала Гроувса о проделанной работе. Президент. Последнее показало, что вся программа США будет стоить более 1 000 миллионов долларов, и все это будет связано с бомбой, поскольку никаких работ по другим приложениям ядерной энергии не проводилось.

Строительство производств по электромагнитной сепарации (в калютронах) и газовой диффузии шло полным ходом. Экспериментальный графитовый котел, построенный Ферми, работал в Чикагском университете в декабре 1942 года — первая управляемая цепная ядерная реакция.

Энрико Ферми, ок. 1943-1949 (Национальное управление архивов и документации)

Полномасштабный реактор для производства плутония строился в Аргонне, а затем в Ок-Ридже, а затем в Хэнфорде, а также завод по переработке плутония.Строятся четыре завода по производству тяжелой воды: один в Канаде и три в США. Команда под руководством Роберта Оппенгеймера в Лос-Аламосе в Нью-Мексико работала над проектированием и созданием бомб U-235 и Pu-239. Результатом огромных усилий при поддержке британских групп стало то, что к середине 1945 года было произведено достаточное количество Pu-239 и высокообогащенного U-235 (из калютронов и диффузии в Ок-Ридже). Уран в основном поступает из Бельгийского Конго.

Первое атомное устройство, успешно испытанное в Аламагордо в Нью-Мексико 16 июля 1945 года.Он использовал плутоний, произведенный в ядерном котле. Команды не посчитали необходимым испытывать более простую установку У-235. Первая атомная бомба, содержащая U-235, была сброшена на Хиросиму 6 августа 1945 года. Вторая бомба, содержащая Pu-239, была сброшена на Нагасаки 9 августа. В тот же день СССР объявил войну Японии. 10 августа 1945 года японское правительство капитулировало.

Советская бомба

Первоначально Сталин без особого энтузиазма относился к отвлечению ресурсов на разработку атомной бомбы, пока в отчетах разведки не говорилось, что такие исследования проводятся в Германии, Великобритании и США.Консультации с академиками Иоффе, Капица, Хлопиным и Вернадским убедили его в том, что бомбу можно разработать относительно быстро, и в 1942 году он инициировал скромную исследовательскую программу. Руководителем ее был выбран Игорь Курчатов, тогда относительно молодой и неизвестный, а в 1943 году он стал директором. Лаборатории №2, недавно созданной на окраине Москвы. Позже он был переименован в ЛИПАН, затем стал Курчатовским институтом атомной энергии. Общая ответственность за программу взрыва была возложена на начальника службы безопасности Лаврентия Берия, а ее руководство взяло на себя Первое главное управление (позднее названное Министерством среднего машиностроения).

Research преследовало три основные цели: достижение управляемой цепной реакции; исследовать методы разделения изотопов; и изучить конструкции как обогащенных ураном, так и плутониевых бомб. Были предприняты попытки инициировать цепную реакцию с использованием двух разных типов атомных котлов: один с графитом в качестве замедлителя, а другой с тяжелой водой. Были изучены три возможных метода разделения изотопов: противоточная термодиффузия, газодиффузия и электромагнитное разделение.

После поражения нацистской Германии в мае 1945 года, немецкие ученые были «привлечены» к программе создания бомбы для работы, в частности, над разделением изотопов для производства обогащенного урана.Это включало исследования технологии газовых центрифуг в дополнение к трем другим технологиям обогащения.

Испытание первой атомной бомбы в США в июле 1945 года мало повлияло на советские усилия, но к этому времени Курчатов добился значительных успехов в создании как урановой, так и плутониевой бомбы. Он начал проектировать реактор промышленного масштаба для производства плутония, в то время как ученые, работавшие над разделением изотопов урана, добивались успехов в методе газовой диффузии.

Именно бомбардировка Хиросимы и Нагасаки в следующем месяце придала программе высокий статус, и в ноябре 1945 года началось строительство нового города на Урале, в котором будут размещены первые реакторы для производства плутония — Челябинск-40 (позже известный как Челябинск). -65 или ПО «Маяк»). Это был первый из десяти секретных ядерных городов, построенных в Советском Союзе. Первый из пяти реакторов Челябинска-65 был введен в эксплуатацию в 1948 году. В этом же городе находился завод по извлечению плутония из облученного урана.

Что касается технологии обогащения урана, то в конце 1945 года было решено начать строительство первого газодиффузионного завода в Верх-Нейвинске (позже закрытый город Свердловск-44), примерно в 50 км от Екатеринбурга (бывший Свердловск) на Урале. Созданы специальные конструкторские бюро на Ленинградском металлургическом и машиностроительном заводе им. С.М. Кирова и Горьковском (Нижегородском) машиностроительном заводе. Поддержку оказала группа немецких ученых, работающих в Сухумском физико-техническом институте.

В апреле 1946 года работы по проектированию бомбы были переданы в Конструкторское бюро-11 — новый центр в Сарове, примерно в 400 км от Москвы (впоследствии закрытый город Арзамас-16). К программе было привлечено больше специалистов, в том числе металлург Ефим Славский, которому было поручено немедленно произвести очень чистый графит Курчатова, необходимый для его котла для производства плутония, построенного в Лаборатории № 2, известной как F-1. Впервые сваю была введена в эксплуатацию в декабре 1946 года. Поддержку оказала также Лаборатория №3 в Москве — ныне Институт теоретической и экспериментальной физики — где раньше работали ядерные реакторы.

На работу в Арзамасе-16 повлиял сбор внешней разведки, и первое устройство было основано на бомбе Нагасаки (плутониевое устройство). В августе 1947 года недалеко от Семипалатинска в Казахстане был создан испытательный полигон, который через два года был готов к подрыву первой бомбы РСД-1. Еще до того, как это было испытано в августе 1949 года, другая группа ученых во главе с Игорем Таммом, включая Андрея Сахарова, приступила к работе над водородной бомбой.

Возрождение «атомного котла»

К концу Второй мировой войны проект, предсказанный и подробно описанный всего за пять с половиной лет до этого в меморандуме Фриша-Пайерлса, был частично реализован, и внимание могло быть обращено на мирное и непосредственно полезное применение ядерной энергии. . Послевоенная разработка оружия продолжалась по обе стороны «железного занавеса», но новое внимание было сосредоточено на использовании огромной атомной энергии, которая теперь была продемонстрирована драматично (хотя и трагически), для производства пара и электричества.

В ходе разработки ядерного оружия Советский Союз и Запад приобрели ряд новых технологий, и ученые поняли, что огромное количество тепла, производимого в процессе, можно использовать либо для прямого использования, либо для выработки электроэнергии. Было также ясно, что эта новая форма энергии позволит разработать компактные источники энергии с длительным сроком службы, которые могут иметь различные применения, не в последнюю очередь для судоходства и особенно на подводных лодках.

Первым ядерным реактором, вырабатывающим электричество (хотя и в незначительном количестве), был небольшой экспериментальный реактор-размножитель (EBR-1), спроектированный и эксплуатируемый Аргоннской национальной лабораторией и расположенный в Айдахо, США.Реактор пущен в декабре 1951 года.

В 1953 году президент Эйзенхауэр предложил свою программу «Атом для мира», которая переориентировала значительные исследовательские усилия на производство электроэнергии и задала курс на развитие гражданской ядерной энергетики в США.

В Советском Союзе в различных центрах велась работа по доработке существующих конструкций реакторов и разработке новых. Физико-энергетический институт (ФЭИ) был основан в мае 1946 года в тогда еще закрытом городе Обнинске, в 100 км к юго-западу от Москвы, с целью развития технологий ядерной энергетики.Существующий реактор для производства плутония канального типа с графитовым замедлителем был модернизирован для выработки тепла и электроэнергии, и в июне 1954 года первый в мире электрогенератор на атомной электростанции начал работать в ФЭИ в Обнинске. Реактор АМ-1 («Атом Мирный — мирный атом») был водоохлаждаемым, с графитовым замедлителем, проектной мощностью 30 МВт или 5 МВт. Он был принципиально аналогичен реакторам для производства плутония в закрытых военных городках и послужил прототипом для других конструкций реакторов с графитовым каналом, в том числе реакторов РБМК чернобыльского типа.АМ-1 производил электроэнергию до 1959 года и использовался до 2000 года в качестве исследовательской установки и для производства изотопов.

Также в 1950-х годах ФЭИ в Обнинске разрабатывала реакторы-размножители на быстрых нейтронах (FBR) и свинцово-висмутовые реакторы для военно-морского флота. В апреле 1955 г. начал работу реактор на быстрых нейтронах БР-1 ( быстрый реактор — быстрый реактор). Он не производил мощности, но напрямую вел к БР-5, который был запущен в 1959 году с мощностью 5 МВт и который использовался для проведения фундаментальных исследований, необходимых для проектирования реакторов FBR с натриевым охлаждением.Он был модернизирован и модернизирован в 1973 году, а затем претерпел капитальную реконструкцию в 1983 году, чтобы стать БР-10 мощностью 8 МВт, который сейчас используется для исследования долговечности топлива, изучения материалов и производства изотопов.

Основные усилия США были предприняты под руководством адмирала Хаймана Риковера, который разработал реактор с водой под давлением (PWR) для военно-морского (особенно подводного) использования. В PWR использовалось топливо из обогащенного оксида урана, замедление и охлаждение осуществлялось обычной (легкой) водой. Опытный военно-морской реактор Mark 1 был запущен в марте 1953 года в Айдахо, а первая атомная подводная лодка, USS Nautilus , была спущена на воду в 1954 году.В 1959 году США и СССР спустили на воду первые надводные корабли с ядерной установкой.

Реактор Mark 1 привел к тому, что Комиссия по атомной энергии США построила демонстрационный реактор PWR в Шиппорте мощностью 60 МВт в Пенсильвании, который был запущен в 1957 году и проработал до 1982 года.

Установка корпуса реактора в Шиппорте, первой коммерческой атомной электростанции в США (Библиотека Конгресса США)

Поскольку США фактически обладали монополией на обогащение урана на Западе, британские разработки пошли по другому пути и привели к созданию серии реакторов, работающих на металлическом природном уране, замедляемых графитом и охлаждаемых газом.Первый из этих типов Magnox мощностью 50 МВт, Calder Hall 1, был запущен в 1956 году и проработал до 2003 года. Однако после 1963 года (и 26 блоков) запуск больше не производился. Затем Великобритания приняла усовершенствованный реактор с газовым охлаждением (с использованием обогащенного оксидного топлива), прежде чем признать прагматические достоинства конструкции PWR.

Атомная энергия становится коммерческой

В США Westinghouse спроектировал первый полностью промышленный реактор PWR мощностью 250 МВт (эл.), Yankee Rowe, который был запущен в 1960 году и проработал до 1992 года. Тем временем реактор с кипящей водой (BWR) был разработан Аргоннской национальной лабораторией, и первый реактор был разработан в Аргоннской национальной лаборатории. Дрезден-1 мощностью 250 МВт, спроектированный General Electric, был пущен ранее в 1960 году.Опытный образец BWR, Vallecitos, эксплуатировался с 1957 по 1963 год. К концу 1960-х годов уже были размещены заказы на реакторные блоки PWR и BWR мощностью более 1000 МВт.

Разработка канадского реактора пошла по совершенно иному пути, с использованием топлива из природного урана и тяжелой воды в качестве замедлителя и теплоносителя. Первая установка была запущена в 1962 году. Эта конструкция CANDU продолжает совершенствоваться.

Франция начинала с газо-графитовой конструкции, аналогичной Magnox, и первый реактор был запущен в 1956 году.Коммерческие модели эксплуатировались с 1959 года. Затем было остановлено на трех последовательных поколениях стандартизированных PWR, что было очень рентабельной стратегией.

В 1964 году были пущены в эксплуатацию две первые советские атомные электростанции. В Белоярске (Урал) введен в эксплуатацию кипящий графитовый канальный реактор мощностью 100 МВт. В Нововоронеже (Поволжье) был построен новый проект — небольшой (210 МВт) реактор с водой под давлением (PWR), известный как ВВЭР (веда-водяной энергетический реактор — водоохлаждаемый энергетический реактор).

Первый крупный РБМК (1000 МВт — канальный реактор большой мощности) был запущен в Сосновом Бору под Ленинградом в 1973 году, а на арктическом северо-западе начал работу ВВЭР проектной мощностью 440 МВт. Его заменила версия мощностью 1000 МВт, которая стала стандартной конструкцией.

В Казахстане первый в мире промышленный прототип реактора на быстрых нейтронах (БН-350) был запущен в 1972 году с проектной мощностью 135 МВт (нетто), вырабатывая электроэнергию и тепло для опреснения морской воды Каспия.В США, Великобритании, Франции и России ряд экспериментальных реакторов на быстрых нейтронах производил электроэнергию с 1959 года, последний из них был закрыт в 2009 году. В результате российский БН-600 оставался единственным коммерческим реактором на быстрых нейтронах, пока к нему не присоединился БН-800. 2016.

По всему миру, за некоторыми исключениями, другие страны выбрали легководные конструкции для своих ядерно-энергетических программ, так что сегодня 69% мировой мощности составляют реакторы PWR и 20% BWR.

Замедление и возрождение ядерной энергетики

С конца 1970-х до примерно 2002 года атомная энергетика переживала некоторый спад и стагнацию.Было заказано несколько новых реакторов, число, введенное в эксплуатацию с середины 1980-х годов, немногим больше, чем количество списанных, хотя мощность увеличилась почти на треть, а выработка увеличилась на 60% за счет мощности плюс улучшенные коэффициенты нагрузки. Доля ядерной энергии в мировой электроэнергии с середины 1980-х годов была довольно постоянной и составляла 16-17%. Многие заказы на реакторы с 1970-х годов были отменены. Соответственно упала цена на уран, в том числе из-за увеличения вторичных поставок. Нефтяные компании, которые вышли на урановое месторождение, выручили, и произошла консолидация производителей урана.

Однако к концу 1990-х годов в Японии был введен в эксплуатацию первый реактор третьего поколения — Kashiwazaki-Kariwa 6 — усовершенствованный BWR мощностью 1350 МВт (эл.). Это был знак грядущего выздоровления.

В новом столетии несколько факторов в сочетании возродили перспективы ядерной энергетики. Во-первых, осознание масштабов прогнозируемого увеличения спроса на электроэнергию во всем мире, особенно в быстро развивающихся странах. Во-вторых, осознание важности энергетической безопасности — первостепенной важности того, чтобы каждая страна имела гарантированный доступ к доступной энергии, и особенно к диспетчеризованной электроэнергии, способной удовлетворить спрос в любое время.В-третьих, необходимость ограничить выбросы углерода из-за опасений по поводу изменения климата.

Эти факторы совпали с появлением нового поколения ядерных энергетических реакторов, и в 2004 году для Финляндии был заказан первый из последних блоков третьего поколения — европейский реактор PWR (EPR) мощностью 1600 МВт. Аналогичный агрегат строится во Франции, а два новых агрегата Westinghouse AP1000 строятся в США.

Но планы в Европе и Северной Америке омрачены планами в Азии, особенно в Китае и Индии.Один только Китай планирует и стремится к огромному увеличению мощностей ядерной энергетики к 2030 году, и у него есть еще более сотни новых крупных энергоблоков, предложенных и поддержанных заслуживающей доверия политической решимостью и поддержкой населения. Многие из них являются новейшим западным дизайном или его адаптациями. Другие — это в основном местные образцы.

Таким образом, история ядерной энергетики начинается с науки в Европе, расцветает в Великобритании и США благодаря технологической и экономической мощи последних, замирает на несколько десятилетий, а затем имеет новый всплеск роста в Восточной Азии.При этом было накоплено более 17 000 реакторо-лет эксплуатации, обеспечивающих значительную часть мировой электроэнергии.

Примечания и ссылки

Общие источники

Взлет и падение атомной энергии, Комиссия по атомной энергии Австралии, 1953–1987 годы , Кларенс Харди, Глен Хейвен, 1999 год. В главе 1 приводится основной источник данных за 1939–1945 годы.
Радиация в перспективе, ОЭСР АЯЭ, 1997 г.
Ядерный страх , Спенсер Уарт, Гарвардский университет, 1988 г.
Юдифь Перера (русский материал)
Александр Петров, Российское агентство ИТЭР, Краткая история Института Иоффе
Марк Уокер, Нацисты и бомба, NOVA (ноябрь 2005 г.)
Карл Х.Мейер и Гюнтер Шварц, Теория ядерных взрывчатых веществ, которую Гейзенберг не представил немецким военным, Институт истории науки Макса Планка, Препринт № 467 (2015)

Информационная библиотека — Всемирная ядерная ассоциация

В Аргентине есть три действующих ядерных реактора, вырабатывающих около 5% электроэнергии. Его первый промышленный ядерный энергетический реактор был введен в эксплуатацию в 1974 году.

Армения в значительной степени полагается на ядерную энергетику с 1976 года.Один реактор находится в эксплуатации, а правительство планирует построить еще один.

Уран в Австралии добывается с 1954 года, и в настоящее время действуют три шахты. Известные запасы урана в Австралии являются крупнейшими в мире — 29% от мировых. Он занимает третье место в мире после Казахстана и Канады.

Бангладеш планирует ввести в эксплуатацию два крупных российских атомных реактора в 2020-х годах. Это сделано для удовлетворения быстро растущего спроса и снижения зависимости от природного газа.

Первый блок первой белорусской АЭС был подключен к сети в ноябре 2020 года. «Атомстройэкспорт» строит двухблочную станцию ​​мощностью 2400 МВт.

В Бельгии семь ядерных реакторов, вырабатывающих около половины электроэнергии. Первый коммерческий ядерный энергетический реактор Бельгии начал работать в 1974 году. Государственная поддержка ядерной энергетики была незначительной.

В Бразилии есть два ядерных реактора, вырабатывающих около 3% электроэнергии.Строительство трети началось, но в настоящее время приостановлено. Его первый коммерческий ядерный энергетический реактор был введен в эксплуатацию в 1982 году.

В Болгарии есть два ядерных реактора, вырабатывающих около одной трети электроэнергии. Первый коммерческий ядерный энергетический реактор Болгарии начал работать в 1974 году. Правительство твердо привержено будущему ядерной энергетики.

Около 15% электроэнергии в Канаде вырабатывается атомной энергетикой. На протяжении многих лет Канада является лидером в области ядерных исследований и технологий, а также обеспечивает значительную долю мировых поставок радиоизотопов, используемых в медицинской диагностике и терапии рака.

Канада была крупнейшим производителем урана в мире в течение многих лет, на ее долю приходилось около 22% мировой добычи. Канада будет играть важную роль в удовлетворении будущего мирового спроса на уран.

Китай стал самодостаточным по большинству аспектов топливного цикла. Страна нацелена на добычу одной трети урана внутри страны, получение одной трети за счет иностранного капитала в шахтах и ​​совместных предприятиях за рубежом и покупку одной трети на открытом рынке.

Китай стал в значительной степени самодостаточным в проектировании и строительстве реакторов, а также в других аспектах ядерного топливного цикла.Сильный импульс для развития ядерной энергетики в Китае во все большей степени обусловлен загрязнением воздуха угольными электростанциями.

Чешская Республика имеет шесть ядерных реакторов, вырабатывающих около одной трети ее электроэнергии. Его первый коммерческий ядерный энергетический реактор был введен в эксплуатацию в 1985 году. Правительство твердо привержено будущему ядерной энергетики.

Дания получает 20% электроэнергии от угля и значительную часть от ветра. Страна является частью двух основных электрических сетей, которые зависят от ядерной энергии для большей части энергоснабжения с базовой нагрузкой.

Египет рассматривает возможность создания ядерной энергетики с 1960-х годов. Он планирует построить два крупных российских атомных реактора со значительной опреснительной мощностью.

В Финляндии четыре ядерных реактора, которые вырабатывают около 30% электроэнергии. Строится пятый реактор, планируется еще один. Положения по захоронению радиоактивных отходов хорошо развиты.

Франция получает около 70% электроэнергии за счет ядерной энергии.Это связано с давней политикой, основанной на энергетической безопасности. Политика правительства заключается в сокращении этого показателя до 50% к 2035 году. Франция является крупнейшим в мире чистым экспортером электроэнергии из-за очень низкой стоимости ядерной генерации.

Преимущества и проблемы атомной энергетики

Общественная осведомленность

Коммерческая ядерная энергетика иногда рассматривается широкой общественностью как опасный или нестабильный процесс. Это восприятие часто основывается на трех глобальных ядерных авариях, его ложной связи с ядерным оружием и на том, как это изображается в популярных телешоу и фильмах.

Министерство энергетики и его национальные лаборатории работают с промышленностью над разработкой новых реакторов и топлива, которые повысят общую производительность этих технологий и уменьшат количество образующихся ядерных отходов.

Министерство энергетики также работает над предоставлением точной, основанной на фактах информации о ядерной энергии через социальные сети и информационно-пропагандистские мероприятия в области STEM, чтобы информировать общественность о преимуществах ядерной энергии.

Транспортировка, хранение и утилизация отработанного топлива

Многие люди рассматривают отработанное топливо как растущую проблему и опасаются его транспортировки, хранения и утилизации.Министерство энергетики несет ответственность за окончательную утилизацию и соответствующую транспортировку всего коммерческого использованного топлива, которое в настоящее время надежно хранится на 76 реакторах или площадках хранения в 34 штатах. В обозримом будущем это топливо может безопасно оставаться на этих объектах до тех пор, пока Конгресс не примет решение о его окончательной утилизации.

Министерство энергетики в настоящее время проводит оценку площадок атомных электростанций и близлежащей транспортной инфраструктуры, чтобы обеспечить возможную транспортировку отработанного топлива с этих площадок. Он также разрабатывает новые, специально сконструированные железнодорожные вагоны для поддержки крупномасштабных перевозок использованного топлива в будущем.