Протягом наступних 50 років людство споживатиме енергії більше, ніж було витрачено за всю попередню історію. Зроблені раніше прогнози про темпи зростання енергоспоживання не справдилися: воно зростає набагато швидше. Очікується, що до 2030 року воно збільшиться на 33% порівняно з 2016 роком і становитиме 32,9 трлн кВт∙год. Найбільше зростання припаде на Азію, де споживання електроенергії зросте в 1,5 рази (з 10,8 до 16,4 трлн кВт∙год).
Прогнози щодо розвитку нових енерготехнологій також не виправдалися. Нові джерела енергії запрацюють у промисловому масштабі та за конкурентоспроможними цінами не раніше 2030 року. Все гостріше постає проблема нестачі копалин енергоресурсів. Можливості будівництва нових гідроелектростанцій також дуже обмежені.
Не варто забувати і про боротьбу з «парниковим ефектом», що накладає обмеження на спалювання нафти, газу та вугілля на теплових електростанціях (ТЕС). Світовий рівень вуглекислого газу, що виділяється, становить близько 32 млрд тонн на рік і продовжує зростати. Прогнозується, що до 2030 року обсяг вуглекислого газу, що виділяється, перевищить 34 млрд тонн на рік.
Вирішенням проблеми може стати активний розвиток ядерної енергетики, однієї з наймолодших галузей глобальної економіки, що динамічно розвиваються. Дедалі більше країн сьогодні приходять до необхідності започаткування освоєння мирного атома.
Встановлені потужності світової атомної енергетики становлять 390 гігават. Якби вся ця потужність генерувалася за рахунок вугільних та газових джерел, то в атмосферу щороку викидалося додатково близько 2 млрд тонн вуглекислого газу. За оцінками міжурядової групи експертів зі зміни клімату, всі бореальні ліси (тайгові ліси, розташовані в північній півкулі) щороку поглинають близько 1 млрд. тонн СО2, а всі ліси планети – 2,5 млрд. тонн вуглекислоти. Тобто, якщо за критерій взяти вплив на рівень СО2 в атмосфері, атомна енергетика можна порівняти з «екологічною потужністю» всіх лісів планети.
У чому переваги ядерної енергетики?
Величезна енергоємність
1 кілограм урану зі збагаченням до 4%, що використовується в ядерному паливі, при повному вигорянні виділяє енергію, еквівалентну спалюванню приблизно 100 тонн високоякісного. кам'яного вугіллячи 60 тонн нафти.
Повторне використання
Матеріал, що розщеплюється (уран-235), вигоряє в ядерному паливі не повністю і може бути використаний знову після регенерації (на відміну від золи та шлаків органічного палива). У перспективі можливий повний перехід на замкнутий паливний цикл, що означає повну відсутність відходів.
Зниження «парникового ефекту
Інтенсивний розвиток ядерної енергетики можна вважати одним із засобів боротьби з глобальним потеплінням. Наприклад, атомні станції у Європі щорічно дозволяють уникнути емісії 700 мільйонів тонн СО2. АЕС Росії щорічно запобігають викиду в атмосферу близько 210 млн тонн вуглекислого газу. За цим показником Росія знаходиться на четвертому місці у світі.
Розвиток економіки
Будівництво АЕС забезпечує економічне зростання, поява нових робочих місць: 1 робоче місцепри спорудженні АЕС створює понад десять робочих місць у суміжних галузях. Розвиток атомної енергетики сприяє зростанню наукових досліджень та обсягів експорту високотехнологічної продукції.
Стаття написана за матеріалами МАГАТЕ та Світової Ядерної Асоціації
Деякі факти:
Перші промислові атомні електростанції введено в експлуатацію у 1950-х роках.
Сьогодні існують понад 430 промислових ядерних реакторів у 31 країні світу, які мають загальну потужність 370 000 МВт. Близько 70 атомних реакторівперебувають у стадії будівництва.
Вони забезпечують понад 11% електроенергії у світі без викидів вуглекислого газу.
У 56 країнах працюють загалом близько 240 дослідницьких реакторів та ще 180 ядерних енергетичних реакторів, близько 150 кораблів та підводних човнів.
З історії
Ядерна технологія використовує енергію, яка виділяється шляхом розщеплення атомів певних елементів. Ця технологія була вперше розроблена в 1940-х роках під час Другої світової війни, дослідження були зосереджені на виробництві бомб, для розщеплення використовувалися ізотопи урану чи плутонію.
У 1950-х роках увага була приділена мирним цілям ядерного розщеплення, зокрема для виробництва електроенергії. Багато країн побудували дослідні реактори, щоб мати джерело для наукових досліджень та виробництва медичних та промислових ізотопів.Сьогодні лише вісім країн у світі, як відомо, мають ядерну зброю.
Стан атомної енергетики у світі
У 56 країнах діють близько 240 дослідницьких реакторів. Близько 70 нових ядерних реакторів перебувають у стадії будівництва, що еквівалентно 20% існуючого потенціалу, планується будівництво ще 160 реакторів, що еквівалентно половині нинішніх потужностей.
Шістнадцять країн отримую чверть своєї електроенергії від АЕС.Франція отримує близько трьох чвертей ядерної електроенергії.Натомість у Бельгії, Чехії, Угорщині, Словаччині, Швеції, Швейцарії, Словенії та Україні отримують одну третину або більше.
Південна Корея, Болгарія та Фінляндія отримує близько 30% ядерної енергії.У США, Великій Британії, Іспанії та Росії майже п'ята частина енергії - ядерна.
Найменше від ядерної енергетики залежить Італія та Данія, там частка атомної енергії становить 10%.
Крім того, що атомна енергія дешевша, ніж енергія з корисних копалин, є й інші переваги. АЕС можуть оперативно реагувати на зміну споживання електроенергії та не залежать безпосередньо від постачання палива. Крім того, атомні електростанції не виділяють СО 2 , отже не сприяють глобальному потеплінню. Завдяки вищезазначеним перевагам частка атомної енергетики щороку зростає.
Щороку відбувається модернізація існуючих електростанцій, завдяки чому вони віддають більше електроенергії. А впровадження реакторів 4-го покоління дозволить не лише підвищити енергоефективність, а й знизити кількість радіоактивних відходів.
З 1990 по 2010 рік потужність АЕС у всьому світі зросла на 57 ГВт, тобто приблизно на 17%. Приблизно 36% одержано за рахунок будівництва нових АЕС, 57% – за рахунок розширення існуючих електростанцій, 7% – за рахунок модернізації.
Як розвивається атомна енергетика у світі?
Китай
Китайський уряд планує збільшити ядерні потужності, що генерують, з 30 ГВт до 58 ГВт до 2020 року.
З 2002 по 2013 рік Китай завершив будівництво та розпочав експлуатацію 17 нових атомних реакторів,близько 30 нових реакторів перебувають у стадії будівництва.
Серед них чотири сучасні реактори Westinghouse AP1000 з високотемпературним газовим охолодженням.
Індія
До 2020 року Індія планує мати 14,5 ГВт атомної енергії у рамках своєї національної енергетичної політики. Сім реакторів знаходяться на стадії будівництва
Росія
Росія планує збільшити свій ядерний потенціал до 30,5 ГВт до 2020 року, використовуючи свої реактори на легкій воді світового класу. Росія бере активну участь у будівництві та фінансуванні нових атомних електростанцій у низці країн.
Європа
Низка країн Східної Європи наразі має програми з будівництва нових атомних електростанцій (Болгарія, Чехія, Угорщина, Румунія, Словаччина, Словенія та Туреччина).
Уряд Великобританії у середині 2006 року схвалив заміну старіючого парку країни ядерних реакторів.
Швеція відмовилася від своїх планів щодо дострокового виведення з експлуатації реакторів і тепер активно інвестує в їх модернізацію. Угорщина, Словаччина та Іспанія не планують будівництва нових АЕС, а лише модернізують старі. Німеччина погодилася продовжити термін експлуатації своїх атомних станцій, змінивши попередні наміри закрити їх.
Польща розробляє ядерну програму, плануючи одержати 6000 МВт енергії. Білорусь розпочала будівництво свого першого реактора.
США
У США є п'ять реакторів у стадії будівництва, чотири з них нові конструкції AP1000.
Південна Америка
Аргентина та Бразилія мають ядерні реактори, що генерують електрику, та реактори, які знаходяться у стадії будівництва. Чилі має дослідницький реактор та наміри будувати промислові реактори.
Південна Корея
Південна Корея планує будівництво атомних реакторів. Ця країна також бере участь у інтенсивних дослідженнях, присвячених конструкціям реакторів.
Південно-Східна Азія
В'єтнам має намір збудувати свій перший атомний реактор у співпраці з Росією. Індонезія та Таїланд планують ядерно-енергетичні програми.
Південна Азія
Бангладеш схвалив російська пропозиціяпро будівництво на своїй території першою атомної електростанції. Пакистан з китайською допомогою будує три маленькі реактори і готується побудувати два великі поблизу Карачі.
Центральна Азія
Казахстан з його великою кількістю урану працює в тісній співпраці з Росією у плануванні розвитку будівництва нових реакторів для власного споживання та експорту.
близький Схід
Об'єднані Арабські Еміратибудують перші два із чотирьох реакторів, потужністю 1450 МВт. Сума інвестицій складає близько 20 млрд. доларів.
Перший реактор в Ірані працює, більше будівництво не планується.
Саудівська Аравія, Йорданія та Єгипет також рухаються у напрямку використання ядерної енергії.
Африка
Нігерія шукала підтримку Міжнародного агентства з атомної енергії у розробці планів будівництва для двох атомних реакторів, потужністю 1000 МВт.
Нові країни
У вересні 2012 року Міжнародне агентство з атомної енергії (МАГАТЕ) очікує на запуск атомних програм у 7 країнах, у найближчому майбутньому. Найімовірніші кандидати: Литва, ОАЕ, Туреччина, Білорусь, В'єтнам, Польща.
Протягом наступних 50 років людство споживатиме енергії більше, ніж було витрачено за всю попередню історію. Зроблені раніше прогнози щодо темпів зростання енергоспоживання та розвитку нових енерготехнологій не виправдалися: рівень споживання зростає набагато швидше, а нові джерела енергії запрацюють у промисловому масштабі та за конкурентоспроможними цінами не раніше 2030 року. Все гостріше постає проблема нестачі копалин енергоресурсів. Можливості будівництва нових гідроелектростанцій також дуже обмежені. Не варто забувати і про боротьбу з «парниковим ефектом», що накладає обмеження на спалювання нафти, газу та вугілля на теплових електростанціях (ТЕС).
Вирішенням проблеми може стати активний розвиток ядерної енергетики, однієї з наймолодших галузей глобальної економіки, що динамічно розвиваються. Дедалі більше країн сьогодні приходять до необхідності започаткування освоєння мирного атома.
У чому переваги ядерної енергетики?
Величезна енергоємність
1 кілограм урану зі збагаченням до 4%, що використовується в ядерному паливі, при повному вигорянні виділяє енергію, еквівалентну спалюванню приблизно 100 тонн високоякісного кам'яного вугілля або 60 тонн нафти.
Повторне використання
Матеріал, що розщеплюється (уран-235), вигоряє в ядерному паливі не повністю і може бути використаний знову після регенерації (на відміну від золи та шлаків органічного палива). У перспективі можливий перехід на замкнутий паливний цикл, що означає повну відсутність відходів.
Зниження «парникового ефекту
Інтенсивний розвиток ядерної енергетики можна вважати одним із засобів боротьби з глобальним потеплінням. Щорічно атомні станції у Європі дозволяють уникнути емісії 700 мільйонів тонн СО2, а Японії - 270 мільйонів тонн СО2. АЕС Росії, що діють, щорічно запобігають викиду в атмосферу 210 млн тонн вуглекислого газу. За цим показником Росія знаходиться на четвертому місці у світі.
Розвиток економіки
Будівництво АЕС забезпечує економічне зростання, поява нових робочих місць: 1 робоче місце при спорудженні АЕС створює понад 10 робочих місць у суміжних галузях. Розвиток атомної енергетики сприяє зростанню наукових досліджень та інтелектуального потенціалу країни.
Інтерактивний додаток "Порівняння джерел генерації електроенергії"
«Наприклад, ви хочете збільшити енергетичні потужності вашої країни. Яке джерело генерації електроенергії вибрати? Давайте порівняємо вугільну генерацію, гідроелектростанцію, вітрову та сонячної електростанції, і навіть визначимо основні переваги атомної енергетики. Запустіть роботу програми та визначте для себе оптимальне джерело енергії для будівництва».
Запустіть відео, яке демонструє основні можливості інтерактивної програми"Порівняння джерел генерації електроенергії":
Для роботи з додатком:
1. Завантажте програму на посилання нижче.
2. Знайдіть за допомогою файлового менеджера на своєму комп'ютері файл "ros-atom.exe" і запустіть його.
3. Для коректного відображення зображення встановіть розширення екрана 1920 х 1080.
4. Натисніть "Play!" для запуску програми.
Важливо! Для коректної роботи програми, будь ласка, використовуйте комп'ютер на базі процесора i7, з операційною системою Windows 7 або 10х64, оперативною пам'яттю не нижче 8 Gb, відеокартою не менше ніж GTX77 і 128 Gb SSD.
Атомна енергетика - галузь, що активно розвивається. Вочевидь, що їй призначено велике майбутнє, оскільки запаси нафти, газу, вугілля поступово вичерпуються, а уран - досить поширений елемент Землі. В РФ, як і в багатьох країнах світу, споруджуються та працюють атомні електростанції, призначені для виробництва електроенергії та тепла. За призначенням та технологічним принципом дії атомні електростанції практично не відрізняються від традиційних теплових електростанцій (ТЕС), які використовують як паливо вугілля, газ або нафту. Як і ТЕС чи інші промислове підприємство, атомні електростанції неминуче надають певний вплив на навколишнє природне середовище за рахунок:
технологічних скидів тепла (теплове забруднення);
загальнопромислових відходів;
викидів, що утворюються при експлуатації газоподібних і рідких радіоактивних продуктів, які хоч і незначні та строго нормовані, але мають місце.
І, звичайно, слід пам'ятати, що атомна енергетика пов'язана з підвищеною небезпекою для людей, яка, зокрема, проявляється у вкрай несприятливих наслідках аварій із руйнуванням атомних реакторів. У зв'язку з цим необхідно закладати вирішення проблеми безпеки (зокрема попередження аварій з розгоном реактора, локалізацію аварії в межах біозахисту, зменшення радіоактивних викидів та ін.) ще в конструкцію реактора на стадії його проектування. Варто також розглядати інші пропозиції щодо підвищення безпеки об'єктів атомної енергетики, як-от: будівництво атомних електростанцій під землею, відправлення ядерних відходів у космічний простір.
Головна особливість технологічного процесу на АС із використанням ядерного паливаполягає в утворенні значних кількостей радіоактивних продуктів поділу, що знаходяться, в основному, в тепловиділяючих елементах активної зони реактора. Для надійного утримання (локалізації) радіоактивних продуктів у ядерному паливі та в межах споруд атомної станціїу проектах АС передбачається низка послідовних фізичних бар'єрів на шляху поширення радіоактивних речовин та іонізуючих випромінювань у навколишнє середовище. У зв'язку з цим атомні станції технічно складніші порівняно з традиційними тепловими та гідравлічними електростанціями.
Але як показує практика, на АС можливі порушення режимів нормальної експлуатації та виникнення аварійних ситуаційіз виходом радіоактивних речовин за межі АС. Це становить потенційний ризик для персоналу АС, населення та навколишнього середовища та вимагає вжиття технічних та організаційних заходів, що знижують ймовірність виникнення таких ситуацій до прийнятного мінімуму.
Будь-які види промислової діяльностіхарактеризуються наявністю ризику виникнення аварій із серйозними наслідками. Для кожного виду діяльності ризик специфічний, так само як і заходи щодо його зменшення. Так, у хімічної промисловостіце ризик витоку токсичних речовин у навколишнє середовище, ризик пожеж та вибухів на хімічних заводах. Ядерна промисловість не є винятком.
Багаторічний досвід експлуатації АС показує, що при роботі в нормальних режимах вони незначно впливають на навколишнє середовище (радіаційний вплив від них становить величини, що не перевищують 0,1-0,01 від фонових значень природної радіації). На відміну від електростанцій, що працюють на органічному паливі, АС не споживають кисень, не викидають в атмосферу золу, вуглекислий та сірчистий гази та окис азоту. Радіоактивні викиди атомної станції у повітря створюють у десятки разів меншу дозу опромінення біля, ніж теплова станція тієї ж потужності.
Тим не менш, при експлуатації АС не включається ймовірність виникнення інцидентів та аварій, включаючи важкі аварії, пов'язані з пошкодженням тепловиділяючих елементів та виходом із них радіоактивних речовин. Тяжкі аварії проходять дуже рідко, але величини їх наслідків при цьому дуже великі. Основною метою забезпечення безпеки на всіх етапах життєвого циклуАС є вжиття ефективних заходів, спрямованих на запобігання важким аваріям та захист персоналу та населення за рахунок запобігання виходу радіоактивних продуктів у навколишнє середовище за будь-яких обставин.
АС є безпечною, якщо:
радіаційний вплив від неї на персонал, населення та довкілля при нормальній експлуатації та при проектних аваріях не призводить до перевищення встановлених величин;
радіаційний вплив обмежується до прийнятних значень при тяжких (запроектних) аваріях.
Сигнал тривоги, що пролунав у мирну ніч на Чорнобильській атомній електростанції 26 квітня 1986 року в 1 годину 23 хвилини, сколихнув увесь світ. Він став грізним попередженням людству у тому, що колосальна енергія, ув'язнена в атомі, без належного контролю з неї може порушити питання існування людей планети.
Відлуння Чорнобильської трагедії пролунало у всіх куточках планети, випробування Ченобилем пройшла кожна людина, яка хоча б одного разу замислювалася над тим, що сталося.
Місто без мешканців вмирає швидко. Ще нещодавно Прип'ять іскрилася веселощами, з вікон, відчинених на зустріч весні, лилася музика, снували вулицями автомобілі, у парках і скверах гралися діти. Сьогодні місто зустрічає закритими фанерними щитами вітринами магазинів, сіткою від ліжок, що впали з вантажівки, і тишею.
Світ не залишив поза увагою Чорнобильську трагедію. Багато країн взяли участь у наданні допомоги її жертви. Тисячі дітей було відправлено до спеціальних реабілітаційних центрів.
Останнім часом прогрес у науці, досягнення в інших галузях культури дозволили людям вирватися в космос, надали в їхнє розпорядження невідомі раніше джерела енергії.
Чорнобильська біда ясно дала зрозуміти світові, що ядерна енергія, що вийшла з-під контролю, не визнає державних кордонів. Проблеми забезпечення її безпечного використання та надійного контролю за нею мають стати турботою всього людства.
Сьогодні до Чорнобильської зони повертаються ті, хто багато років тому покинув її, рятуючись від наслідків аварії. Туди повертаються ті, кому нікуди було йти, ті в кому туга по будинку сильніша за страх за життя і здоров'я.
Ми всі маємо бути насторожі, щоб ніколи не повторилася Чорнобильська трагедія, що сколихнула весь світ, щоб не пролилися сльози тисяч невинних людей, що постраждала через безтурботну одиницю людей.
Двадцяте століття пройшло під знаком освоєння енергії нового виду, укладеної в ядрах атомів, і стало століттям ядерної фізики. Ця енергія багаторазово перевищує енергію палива, що застосовувалась людством протягом усієї його історії.
Вже до середини 1939 року вчені світу мали важливі теоретичні та експериментальні відкриття в галузі ядерної фізики, що дозволило висунути велику програму досліджень у цьому напрямку. Виявилося, що атом урану можна розщепити дві частини. При цьому звільняється велика кількістьенергії. Крім того, у процесі розщеплення виділяються нейтрони, які у свою чергу можуть розщепити інші атоми урану та викликати ланцюгову ядерну реакцію. Ядерна реакція поділу урану дуже ефективна і перевершує найбурхливіші хімічні реакції. Порівняємо атом урану та молекулу вибухової речовини – тринітротолуолу (тротилу). При розпаді молекули тротилу виділяється 10 електронвольт енергії, а при розпаді ядра урану – 200 млн. електрон-вольт, тобто у 20 млн. разів більше.
Ці відкриття справили в науковому світі сенсацію: в історії людства не було наукової події, значноїшої за своїми наслідками, ніж проникнення у світ атома та оволодіння його енергією. Вчені розуміли, що головне її призначення - виробництво електроенергії та застосування в інших мирних напрямках. Із введенням в експлуатацію в СРСР у 1954 р. першою у світі промислової атомної електростанції потужністю 5 МВт у м. Обнінську почалася ера атомної енергетики. Джерелом виробництва електроенергії стало розщеплення ядер урану.
Досвід експлуатації перших АЕС показав реальність та надійність ядерно-енергетичної технології для промислового виробництваелектроенергії. Розвинені індустріальні країни розпочали проектування та будівництво АЕС з реакторами різних типів. До 1964 р. сумарна потужність АЕС у світі зросла до 5 млн. КВт.
З цього часу почався стрімкий розвиток атомної енергетики, яка, роблячи все більш значний внесок у загальне виробництво електроенергії у світі, стала новою багатообіцяючою енергетичною альтернативою. Почався бум замовлень на будівництво АЕС у США, пізніше Західної Європи, Японія, СРСР. Темпи зростання атомної енергетики досягли близько 30% на рік. Вже до 1986 р. у світі працювали на АЕС 365 енергоблоків сумарною встановленою потужністю 253 млн. кВт. Практично за 20 років потужність АЕС збільшилась у 50 разів. Будівництво АЕС велося у 30 країнах світу (рис.1.1).
На той час широку популярність здобули дослідження Римського клубу – авторитетної спільноти вчених зі світовими іменами. Висновки авторів досліджень зводилися до неминучості досить близького вичерпання природних запасів органічних енергетичних ресурсів, зокрема нафти, ключових світової економіки, їх різкого подорожчання у найближчій перспективі. З урахуванням цього атомна енергетика припала якнайбільше до часу. Потенційні запаси ядерного палива (2 8 U, 2 5 U, 2 2 Th) на тривалу перспективу вирішували життєво важливу проблему паливозабезпечення при різних сценаріяхрозвитку атомної енергетики
Умови розвитку атомної енергетики були вкрай сприятливими, причому економічні показникиАЕС також вселяли оптимізм, АЕС вже могли успішно конкурувати із ТЕС.
Атомна енергетика дозволяла зменшити споживання органічного палива та різко скоротити викиди забруднюючих речовин у навколишнє середовище від ТЕС.
Розвиток атомної енергетики базувався на сформованому енергетичному секторі військово-промислового комплексу – досить добре освоєних промислових реакторах та реакторах для підводних човнів з використанням вже створеного для цих цілей ядерного паливного циклу (ЯТЦ), набутих знань та значного досвіду. Атомна енергетика, що мала величезну державну підтримку, успішно вписалася в існуючу енергетичну систему з урахуванням властивих цій системі правил та вимог.
Проблема енергетичної безпеки, що загострилася у 70-ті роки ХХ ст. у зв'язку з енергетичною кризою, викликаною різким підвищенням цін на нафту, залежністю її постачання від політичної обстановки, змусила багато країн переглянути свої енергетичні програми. Розвиток атомної енергетики, зменшуючи споживання органічного палива, знижує енергетичну залежність країн, які не мають або мають обмежені власні паливно-енергії
тичні ресурси, від їх ввезення та зміцнює енергетичну безпеку цих країн.
У процесі швидкого розвитку атомної енергетики із двох основних типів енергетичних ядерних реакторів – на теплових та швидких нейтронах – найбільшого поширення у світі набули реактори на теплових нейтронах.
Розроблені різними країнамитипи та конструкції реакторів з різними сповільнювачами та теплоносіями стали основою національної ядерної енергетики. Так, у США основними стали водо-водяні реактори під тиском та киплячі реактори, у Канаді – важководні реактори на природному урані, у колишньому СРСР – водо-водяні реактори під тиском (ВВЕР) та уранографітові киплячі реактори (РБМК), зростала одинична потужність реакторів . Так, реактор РБМК-1000 електричною потужністю 1000 МВт був встановлений на Ленінградській АЕС у 1973 р. Потужність великих АЕС, наприклад, Запорізької АЕС (Україна), досягла 6000 МВт.
Зважаючи на те, що блоки АЕС працюють практично з постійною потужністю, покриваючи
АЕС «Три Майл Айленд» (США)
базову частину добового графіка навантажень об'єднаних енергосистем, паралельно з АЕС у світі будувалися високоманеврені ГАЕС для покриття змінної частини графіка та закриття нічного провалу у графіку навантажень.
Високі темпи розвитку атомної енергетики не відповідали рівню її безпеки. На підставі досвіду експлуатації об'єктів атомної енергетики, зростаючого науково-технічного розуміння процесів та можливих наслідків виникла потреба перегляду технічних вимог, що викликало збільшення капвкладень та експлуатаційних витрат.
Серйозний удар розвитку атомної енергетики було завдано важкої аварією на АЕС «Три Майл Айленд» у США в 1979 р., а також на ряді інших об'єктів, що призвело до радикального перегляду вимог безпеки, посилення чинних нормативів та перегляду програм розвитку АЕС у всьому світі, завдало величезного морального і матеріальна шкода атомної енергетики. У США, які були лідером в атомній енергетиці, з 1979 р. припинилися замовлення на будівництво АЕС, також скоротилося їхнє будівництво в інших країнах.
Найважча аварія на Чорнобильської АЕСв Україні у 1986 р., яка кваліфікується за міжнародною шкалою ядерних інцидентів як аварія найвищого сьомого рівня та викликала екологічну катастрофу на величезній території, загибель людей, переселення сотень тисяч людей, підірвала довіру світової спільноти до атомної енергетики.
«Трагедія у Чорнобилі – це попередження. І не лише в ядерній енергетиці», – говорив академік В.А. Легасов, член урядової комісії, перший заступник академіка О.П. Александрова, який очолював Інститут атомної енергії імені І.В. Курчатова.
У багатьох країнах було припинено програми розвитку атомної енергетики, а в низці країн взагалі відмовилися від намічених раніше планів щодо її розвитку.
Незважаючи на це, до 2000 р. на АЕС, що працюють у 37 країнах світу, вироблялося 16% світового виробництва електроенергії.
Зроблені безпрецедентні зусилля щодо забезпечення безпеки експлуатованих АЕС дозволили в початку XXIв. відновити довіру суспільства до атомної енергетики. Настає час «ренесансу» у її розвитку.
Крім високої економічної ефективностіі конкурентоспроможності, забезпеченості паливними ресурсами, надійності, безпеки одним із важливих факторів є те, що атомна енергетика відноситься до екологічно найбільш чистих джерел електроенергії, хоча залишається проблема утилізації відпрацьованого палива.
Стала очевидною необхідність відтворення (бридингу) ядерного палива, тобто. будівництва також реакторів на швидких нейтронах (бридерів), запровадження переробки отриманого палива. Розвиток цього напряму мало серйозні економічні стимули та перспективи, велося у багатьох країнах.
У СРСР перші експериментальні роботи з промислового використання реакторів на швидких нейтронах було розпочато
1949 р., а з середини 1950-х років почалося введення в експлуатацію серії дослідно-експериментальних реакторів БР-1, БР-5, БОР-60 (1969 р.), 1973 р. була введена в дію двоцільова АЕС з реактором потужністю 350 МВт для виробництва електроенергії та опріснення морської води, 1980 року запущено промисловий реактор БН-600 потужністю 600 МВт.
Велика програма розвитку цього напряму реалізовувалася США. У 1966–1972 pp. був побудований експериментальний реактор «Enrico Fermil», а в 1980 році введено в експлуатацію найбільший у світі дослідний реактор FFTF потужністю 400 МВт. У Німеччині перший реактор почав працювати в 1974 році, а побудований реактор великої потужності SNR-2 так і не було введено в експлуатацію. У Франції 1973 року було пущено реактор «Phenix» потужністю 250 МВт, а 1986 р. – «Superphenix» потужністю 1242 МВт. Японія в 1977 р. ввела в експлуатацію досвідчений реактор Joyo, а в 1994 р. реактор Monju потужністю 280 МВт.
В умовах екологічної кризи, з якою світова спільнота увійшла у ХХI століття, атомна енергетика може зробити значний внесок у забезпечення надійного електропостачання, зниження викидів у довкілля парникових газів та забруднюючих речовин.
Атомна енергетика найкраще відповідає прийнятим у світі принципам сталого розвитку, однією з найважливіших вимог якого є наявність достатніх паливно-енергетичних ресурсів при їх стабільному споживанні в довгостроковій перспективі.
Відповідно до прогнозів, заснованих на розрахунках та моделюванні розвитку суспільства та світової економіки у XXI столітті, домінуюча роль електроенергетики збережеться. До 2030 р. за прогнозом Міжнародного енергетичного агентства (МЕА) виробництво електроенергії у світі збільшиться більш ніж у 2 рази та перевищить 30 трлн. кВт·год, а згідно з прогнозами Міжнародного агентства з атомної енергії (МАГАТЕ) в умовах «ренесансу» атомної енергетики її частка збільшиться до 25% світового виробництва електроенергії, причому вже протягом найближчих 15 років у світі буде збудовано понад 100 нових реакторів, а потужність АЕС зросте з 370 млн. кВт 2006 р. до 679 млн. кВт 2030 р.
В даний час активно розвивають атомну енергетику країни з високою її часткою в загальному обсязі електроенергії, що виробляється, включаючи США, Японію, Південну Корею, Фінляндія. Франція, переорієнтувавши електроенергетику країни на атомну та продовжуючи її розвивати, з успіхом вирішила енергетичну проблему на багато десятиліть. Частка АЕС у виробництві електроенергії у цій країні сягає 80%. Країни, що розвиваються, з незначною ще часткою ядерної генерації електроенергії високими темпами будують АЕС. Так, Індія заявила про намір у довгостроковій перспективі збудувати АЕС потужністю 40 млн. кВт, а Китай – понад 100 млн. кВт.
З 29 блоків АЕС, що будувалися у 2006 р., 15 перебували в Азії. Планують вперше запровадити АЕС Туреччина, Єгипет, Йорданія, Чилі, Таїланд, В'єтнам, Азербайджан, Польща, Грузія, Білорусь та інші країни.
Подальший розвиток атомної енергетики планує Росія, яка передбачає до 2030 року побудувати АЕС потужністю 40 млн. кВт. В Україні відповідно до Енергетичної стратегії України на період до 2030 р. передбачається збільшувати вироблення АЕС до 219 млрд. кВт·год, зберігши його на рівні 50% загального вироблення, та підвищити потужність АЕС практично вдвічі, довівши його до 29,5 млн. кВт, при коефіцієнті використання встановленої потужності (КВУМ) 85%, у тому числі за рахунок введення нових блоків потужністю 1–1,5 млн.кВт та продовження терміну експлуатації діючих блоків АЕС (у 2006 р. в Україні потужність АЕС становила 13 ,8 млн. кВт з виробленням 90,2 млрд. кВт·г електроенергії, або близько 48,7% загального виробітку).
Провідні в багатьох країнах роботи з подальшого вдосконалення реакторів на теплових та швидких нейтронах дозволять забезпечити подальше підвищення їхньої надійності, економічної ефективності та екологічної безпеки. При цьому важливого значення набуває міжнародне співробітництво. Так, при реалізації в майбутньому міжнародного проекту ГТ МСР (газотурбінний модульний реактор, що охолоджується геліо), який характеризується високим рівнембезпеки та конкурентоспроможності, мінімізацією радіоактивних відходів, може підвищитися к.п.д. до 50%.
Широке застосування в майбутньому двокомпонентної структури атомної енергетики, що включає АЕС з реакторами на теплових нейтронах і реакторами на швидких нейтронах, що відтворюють ядерне паливо, підвищить ефективність використання природного урану та знизить рівень накопичення радіоактивних відходів.
Слід зазначити найважливішу рольу розвитку атомної енергетики ядерно-паливного циклу (ЯТЦ), який фактично є її системоутворюючим фактором. Це викликано такими обставинами:
- ЯТЦ повинен забезпечуватись усіма необхідними структурними, технологічними та конструктивними рішеннями для безпечної та ефективної роботи;
- ЯТЦ є умовою соціальної прийнятності та економічної ефективності атомної енергетики та її широкого використання;
- розвиток ЯТЦ призведе до необхідності об'єднання завдань забезпечення необхідного рівня безпеки АЕС, що виробляє електроенергію, та мінімізації ризиків, пов'язаних з виробництвом ядерного палива, включаючи видобуток урану, транспортування, переробку відпрацьованого ядерного палива (ВЯП) та захоронення радіоактивних відходів ( єдина системавимог щодо безпеки);
- різке збільшення видобутку та використання урану (початковий етап ЯТЦ) веде до зростання небезпеки потрапляння природних довгоживучих радіонуклідів у середовище проживання, що вимагає підвищення ефективності використання палива, зменшення кількості відходів і замикання паливного циклу.
Економічна ефективність роботи АЕС залежить безпосередньо від паливного циклу, включаючи скорочення часу на перевантаження палива, підвищення експлуатаційних характеристиктепловиділяючих збірок (ТВЗ). Тому важливе значення має розвиток і вдосконалення ЯТЦ з високим коефіцієнтом використання ядерного палива, створенням малоотходного замкненого паливного циклу.
Енергетичною стратегією України передбачається розвиток національного паливного циклу. Так, видобуток урану має збільшитися з 0,8 тис. т до 6,4 тис. т у 2030 році, отримає подальший розвиток вітчизняне виробництво цирконію, цирконієвих сплавів та комплектуючих для тепловиділяючих зборок, а в перспективі створення замкнутого паливного циклу, а також участь у міжнародній кооперації з виробництва ядерного палива. Передбачається корпоративна участь України у створенні потужностей з виготовлення тепловиділяючих зборок для реакторів ВВЕР та у створенні Міжнародного центрузі збагачення урану в Росії, входження України до запропонованого США Міжнародного банку ядерного палива.
Забезпеченість паливом атомної енергетики має найважливіше значення для її розвитку. Сучасні потреби у природному урані у світі становлять близько 60 тис. т за загальних запасів близько 16 млн.т.
У ХХІ ст. різко зросте роль атомної енергетики у забезпеченні зростання виробництва електроенергії у світі з використанням більш досконалих технологій. Атомна енергетика поки що не має серйозного конкурента на тривалу перспективу. Щоб реалізувати її розвиток у широких масштабах, вона, як уже вказувалося, повинна мати такі властивості: високою ефективністю, Забезпеченістю ресурсами, енергонадмірністю, безпекою, прийнятністю екологічного впливу. Перші три вимоги можуть бути виконані при використанні двокомпонентної структури атомної енергетики, що складається з теплових та швидких реакторів. За такої структури можна значно збільшити ефективність використання природного урану, знизити його видобуток та обмежити рівень надходження радону у біосферу. Шляхи досягнення необхідного рівня безпеки та зниження капітальних витрат для реакторів обох типів вже відомі, потрібні час та кошти на їх реалізацію. На момент усвідомлення суспільством необхідності подальшого розвиткуатомної енергетики технологія двокомпонентної структури буде фактично підготовлена, хоча багато чого ще необхідно зробити щодо оптимізації ЯЕУ і структури галузі, включаючи і підприємства паливного циклу.
Рівень екологічного впливу в основному визначається кількістю радіонуклідів у паливному циклі (уран, плутоній) та у сховищах (Np, Am, Cm, продукти поділу).
Ризик від впливу короткоживучих ізотопів, наприклад 1 1 I і 9 0 Sr, l 7 Cs, може бути знижений до допустимого рівня за рахунок підвищення безпеки АЕС, сховищ, підприємств паливного циклу. Прийнятність такого ризику можна довести практично. Але важко довести і неможливо продемонструвати надійність поховання довгоживучих актиноїдів та продуктів поділу протягом мільйонів років.
Безсумнівно, не можна відмовлятися від пошуку шляхів надійного поховання радіоактивних відходів, але потрібно розробляти можливість використання актиноїдів щоб одержати енергії, тобто. замикання паливного циклу як по урану і плутонію, а й у актиноїдах (Np, Am, Cm та інших.). Трансмутація небезпечних довгоживучих продуктів поділу в системі реакторів на теплових нейтронах ускладнить структуру атомної енергетики за рахунок додаткових технологічних процесівз виготовлення та переробки ядерного палива або збільшить кількість типів ядерно-енергетичних установок. Введення Np, Am, Cm, інших актиноїдів та продуктів розподілу в паливо реакторів ускладнить їх конструкцію, вимагатиме розробки нових видів ядерного палива, негативно позначиться на безпеці.
У зв'язку з цим розглядається можливість створення трикомпонентної структури атомної енергетики, що складається з теплових та швидких реакторів та реакторів для спалювання Np, Am, Cm та інших актиноїдів та трансмутації деяких продуктів поділу.
Найважливішими проблемами є переробка та видалення радіоактивних відходів, які можуть бути перетворені на ядерне паливо.
У першій половині ХХI століття людству належить здійснити науковий та технічний прорив на шляху освоєння нових видів енергії, у тому числі електроядерної з використанням прискорювачів заряджених частинок, та в перспективі термоядерної, що потребує об'єднання зусиль міжнародної кооперації.
Тяньванська АЕС – найбільша за одиничною потужністю енергоблоків серед усіх АЕС, що будуються в даний час в Китаї. Її генплан передбачає можливість будівництва чотирьох енергоблоків потужністю 1000 МВт кожен. Станція розташована між Пекіном та Шанхаєм на березі Жовтого моря. Будівельні роботина майданчику розпочалися 1998 року. Перший енергоблок АЕС із водо-водяним енергетичним реактором ВВЕР-1000/428 та турбіною К-1000-60/3000, запущений у травні 2006 року, був зданий в експлуатацію 2 червня 2007 року, а другий такий самий блок – 12 вересня 2007 року. В даний час обидва енергоблоки атомної станції працюють стабільно на 100% потужності та постачають електроенергією китайську провінцію Цзянсу. Планується будівництво третього та четвертого енергоблоків АЕС «Тяньвань».
