Реферат: Особенности размещения и развития атомной энергетики РФ. Противоречия, перспективы
Федеральноеагентство по образованию
Государственноеобразовательное учреждение
высшегопрофессионального образования
“Тульскийгосударственныё университет”
Кафедраэкономики и права
ЭКОНОМИЧЕСКАЯГЕОГРАФИЯ И РЕГИОНАЛИСТИКА
КОНТРОЛЬНО-КУРСОВАЯРАБОТА
“Особенностиразмещения и развития атомной энергетики РФ. Противоречия, перспективы”
Тула 2006
Содержание
Введение 2 Современное состояние атомной энергетики 6 Двухэтапное развитие атомной энергетики 8 Долгосрочные прогнозы 10 Варианты структуры атомной энергетики 14 Заключение 17 Список использованной литературы 18Введение
Осуществляемая Минатомомгосударственная политика России по ядерной энергетике определена Программойразвития атомной энергетики РФ на 1998-2005 годы и на период до 2010 года [1].В ней поставлены задачи обеспечения безопасного и рентабельногофункционирования ядерно-энергетического комплекса и созданияусовершенствованных АЭС для строительства в следующем десятилетии.
Необходимость выработкидолговременной стратегии вызвана тем, что завершающий период её первого этапасвязан со сложными и противоречивыми процессами: энергонасыщенные развитыестраны Америки и Европы в условиях стабилизации топливного рынка сворачиваютсвои ядерные программы, а наиболее заинтересованные в увеличении производстваэнергии развивающиеся страны, особенно Азии, начинают с повторения не во всёмудачного пути, пройденного в XX веке ядерными державами.
Рост мировых потребностейв топливе и энергии при ресурсных и экологических ограничениях традиционнойэнергетики делает актуальной своевременную подготовку новой энергетическойтехнологии, способной взять на себя существенную часть прироста энергетическихнужд, стабилизируя потребление органического топлива. Активные исследованияновых возобновляемых источников энергии и управляемого термоядерного синтезапока не позволяют рассматривать их в качестве реалистическихконкурентоспособных способов крупномасштабного замещения традиционного топлива.
Полувековое развитиеатомной энергетики не привело пока к ядерной технологии, готовой в масштабахмировой энергетики конкурировать с традиционной энерготехнологией. Но исходя избольшого практического опыта её первого этапа эта задача может быть решена.
Атомная энергетикаобладает важными принципиальными особенностями по сравнению с другимиэнерготехнологиями:
· ядерное топливоимеет в миллионы раз большую концентрацию энергии и неисчерпаемые ресурсы;
· отходы атомнойэнергетики имеют относительно малые объёмы и могут быть надёжно локализованы, анаиболее опасные из них можно “сжигать” в ядерных реакторах.
Это открываетпринципиально новые возможности и перспективы:
· в реализациитакого топливного цикла, при котором из ограниченных природных запасовтопливного сырья в течение тысячелетий можно получать необходимое количествоэнергии для удовлетворения энергопотребности человечества при любомпрогнозируемом сценарии развития цивилизации;
· в осуществлениитакого замкнутого технологического цикла, при котором воздействие атомнойэнергетики на окружающую среду будет существенно меньше, чем воздействие другихтрадиционных энерготехнологий;
· в развитииэнергетики для удалённых районов и для крупных транспортных средств;
· в замещенииядерным топливом органического топлива, которое в отличие от первого может бытьэффективно использовано для других целей: химический синтез, транспорт и т.д.
Таким образом, атомнаяэнергетика потенциально обладает всеми необходимыми качествами для постепенногозамещения значительной части- энергетики на ископаемом органическом топливе истановления в качестве доминирующей энерготехнологии.
Создание необходимыхпредпосылок и реализация принципиальных особенностей атомной энергетикисоставляют основное содержание стратегии её развития.
Востребованностьпринципиальных особенностей атомной энергетики будет означать востребованностькрупномасштабной атомной энергетики.
Значение развития ядернойтехнологии и атомной энергетики для России определяется её национальнымиинтересами:
· ядерныетехнологии в рассматриваемый период остаются основой обороноспособности России;
· атомнаяэнергетика без ограничений со стороны дешевого и общедоступного топливаоткрывает новые возможности в развитии экономики России;
· крупномасштабнаяатомная энергетика переносит центр тяжести в энергетическом производстве стопливодобывающих отраслей и транспорта топлива на современные наукоёмкиеядерные и сопутствующие неядерные технологии, а в экспорте — с топливного сырьяна продукцию этих технологий, что даст новый импульс социальному и культурномуразвитию России;
· развивающаясяатомная энергетика позволит избежать опасностей, связанных с исчерпаниеморганического топлива и международными конфликтами из-за его источников, чтобудет способствовать стабилизации международной обстановки;
· вовлечениеплутония из сокращаемых ядерных боеголовок и ядерного топлива (ЯТ) всбалансированный по нему замкнутый топливный цикл быстрых реакторов будетспособствовать режиму нераспространения; с переводом же в дальнейшем тепловыхреакторов в торий-урановый цикл, построенный подобным образом, отпадёт нужда втехнологиях обогащения урана и выделения Ри или 233U, что будетявляться важной технологической предпосылкой к полному запрещению ядерногооружия и значительным фактором увеличения глобальной безопасности;
· способствуябезопасному экономическому и социальному развитию и сохранению среды обитания,атомная энергетика будет давать весомый вклад в рост продолжительности икачества жизни граждан России.
Инициатива России повыработке долговременной ядерной стратегии вполне соответствует ее традиции истатусу в этой области, ее собственным интересам и глубоким интересам мировогосообщества. Разработка стратегии должна быть нацелена на решение долговременныхтопливно-энергетических проблем не только России, а мира и исходить изпредставлений о вероятном развитии мировой энергетики в рассматриваемый периоди далее.
Будущее атомнойэнергетики России зависит от решения трёх главных задач:
· поддержаниебезопасного и эффективного функционирования действующих АЭС и их топливнойинфраструктуры;
· постепенноезамещение действующих АЭС энергоблоками традиционных типов повышеннойбезопасности (энергоблоки третьего поколения) и осуществление на их основе впоследующие 20-30 лет умеренного роста установленной мощности атомныхэнергоблоков и увеличения экспортного потенциала;
· разработка иовладение в промышленных масштабах ядерной энерготехнологией, отвечающейтребованиям крупномасштабной энергетики по экономике, безопасности и топливномубалансу.
Стратегия развитияатомной энергетики России в первой половине XXI века утверждена решениемколлегии Минатома 21 декабря 1999 г.
Современноесостояние атомной энергетики
В России сегодняэксплуатируются 29 ядерных энергоблоков общей установленной электрическоймощностью 21,2 ГВт. В их числе 13 энергоблоков с реакторами типа ВВЭР, 11энергоблоков с реакторами типа РБМК, 4 энергоблока типа ЭГП Билибинской АТЭЦ сканальными водографитовыми реакторами и один энергоблок на быстрых нейтронахБН-6ОО. Россия имеет уникальный опыт эксплуатации реакторов на быстрыхнейтронах — БН-350 и БН-600 (безаварийная работа в течение 20 лет).
Продолжается эксплуатацияв режиме энергообеспечения канальных уран-графитовых промышленных реакторов вг. Северске (Сибирская АЭС) и г. Железногорске.
Кроме этого, на стадиивысокой степени достройки находятся 5 энергоблоков: на Ростовской АЭС два блокас ВВЭР-1000, на Калининской АЭС ВВЭР-1000, на Балаковской АЭС ВВЭР-1000 и наКурской АЭС РБМК-1000.
В 1999 г. АЭС Россиитолько за счёт увеличения КИУМ выработали на ~ 1б % больше электроэнергии, чемв 1998 г. – 120 млрд. кВт·ч.
Несмотря на значительнуюроль, которую играет атомная энергетика, сегодня можно говорить об определённомеё кризисе. Об этом свидетельствует наметившаяся перспектива падения её доли вмировом энергопроизводстве, сворачивание ядерных программ и разработок побыстрым реакторам в развитых странах Запада. Кроме того, АЭ подвергаетсякритике, вплоть до требования ее полного закрытия. И хотя в подобной критикечасто присутствует субъективизм, а то и полная необъективность, следуетпризнать, что веские основания для критики имеются. Атомная энергетика, как илюбая технология, требует совершенствования. Более того, имеются и особыеоснования для обостренного внимания к ней:
· потенциальнаяопасность аварий с большим экологическим и экономическим ущербом (реальностьэтой опасности подтверждена рядом аварий);
· накоплениевысокоактивных и долгоживущих отходов;
· связь ядернойэнергетики с опасностью распространения ядерного оружия и ряд других.
Современные ядерныереакторы при существующем масштабе атомной энергетики являются достаточнобезопасными установками.Несмотря на случавшиеся и случающиеся время от времени аварии и инциденты,нельзя забывать о том, что атомная энергетика наработала уже около 8000реакторо-лет, из них -5000 без крупных аварий после апреля 1986 г. Это –серьезный успех ядерной технологии.
Безопасность настоящегопоколения реакторов обеспечивается, главным образом, увеличением числаразличных систем безопасности и систем ограничения выхода активности,ужесточением требований к оборудованию и персоналу. В результате АЭС становятсявсе более и более сложными и, следовательно, — более и более дорогими. Можносказать, что при господствующей в настоящее время философии безопасностиатомная энергетика близка к её экономически “предельному” уровню: дальнейшеенаращивание систем безопасности ведёт к неминуемой потере конкурентоспособностиатомной энергетики.
Анализ современногосостояния атомной энергетики позволяет сделать следующие выводы:
· Эксплуатационнаябезопасность современной атомной энергетики является приемлемой длясуществующих масштабов её использования при условии постепенного замещениядействующих энергоблоков на реакторы третьего поколения.
· Ресурсыприродного рентабельно извлекаемого из недр урана ограничены. При доминирующейсегодня практике “сжигания” урана в тепловых реакторах эти ресурсы будутисчерпаны уже в следующем веке, как в России, так и в мире в целом. Переработкаотработавшего топлива при рецикле Рu (МОХ-топливо) в тепловых реакторах можетлишь ненамного продлить эти сроки, увеличивая затраты и снижая возможностьпоследующего развития на быстрых реакторах.
· Конкурентоспособностьатомной энергетики под бременем растущих расходов на безопасность,обеспечиваемую наращиванием инженерных систем, имеет устойчивую тенденцию кснижению.
Место АЭС в энергопроизводстве Доля в установленной мощности – 11,5% Доля в выработке электроэнергии – 15,6% Доля выработки в Европейской части России – 29,3%
Годовой объем замещения газа =~ 40 млрд. м3
Особенностиразмещения атомной энергетики
Особенностями размещенияпредприятий атомной промышленности является то, что они могут находиться вотдалённых районах и не зависят от местоположения источников топлива, так какони используют уран, который имеет большое удельное содержание энергии. Ноатомные реакторы нельзя располагать вблизи густонаселённых районов в связи сопасностью аварии. А также есть недостатки, связанные со сложностьюстроительства и эксплуатации, а также с трудностями связанными с переработкой изахоронением ядерных отходов, демонтажем ядерных установок АЭС (через 25-30 летих работы).
Долгосрочныепрогнозы
В настоящее время атомнаяэнергетика сохраняет свои позиции как один из основных мировых источников энергии.
На ядерную энергиюприходится — 6% мирового топливно-энергетического баланса и — 17% производимой электроэнергии.
Прогнозируется ростмощностей АЭС, прежде всего в странах Азии и Азиатско-тихоокеанского региона(Китай, Южная Корея, Индия, Япония), а также некоторых стран Восточной Европы(Чешская Республика, Словацкая Республика) и ряда стран, входящих в СодружествоНезависимых Государств (Россия, Украина, Казахстан). У целого ряда стран естьнамерение вступить в “ядерный энергетический клуб” (Турция, Иран, Индонезия,Вьетнам). Однако по современным прогнозам МАГАТЭ, даже при осуществлении этихнамерений общемировая доля ядерной электроэнергии в электропроизводстве вближайшие 20-25 лет снизится до 12-15%.
Долгосрочные прогнозы мировой атомной энергетики весьмапротиворечивы, что отражает и отношение к ней общества, и неблагоприятную длянее конъюнктуру, и настроения в самом ядерном сообществе после неудавшейсяпопытки решить все ее проблемы с ходу.
Возможные вариантыразвития атомной энергетики России представлены на рис. 1.
/>
Рис. 2. Воспроизводство и развитие мощностей АЭС до 2030 г.
По результатам прогнозныхоценок Института систем энергетики им. Л.А. Мелентьева (ИСЭМ) СО РАН общийвклад атомной энергетики в мировой энергетический баланс может возрасти к 2100г. до 30%.
МеждународноеЭнергетическое Агентство (IEA/OECD 1998) прогнозирует к 2020 г. снижение долиатомной энергетики в производстве электричества до -10% при сохранении общейустановленной мощности атомных энергоблоков на сегодняшнем уровне.
Министерство энергетикиСША (EIA/DOE 1999) в качестве наиболее вероятного сценария рассматриваетснижение к 2020 г. установленной мощности атомных энергоблоков на 10% в мире ина 25% в развитых странах.
Прогнозы 1999 г. Института энергетическихисследований РАН указывают на возможность роста производства электроэнергии АЭСРоссии до 160 млрд. кВт·ч в 2010 г. и до 330 млрд. кВт·ч в 2020 г.
Ожидаемое к середине XXIвека почти удвоение населения Земли, в основном за счёт развивающихся стран, иприобщение их к индустриальному развитию может привести к удвоению мировыхпотребностей в первичной и к утроению (до 6000 ГВт) в электрической энергии.Атомная энергетика, отвечающая требованиям крупномасштабной энергетики побезопасности и экономике, могла бы взять на себя существенную часть приростамировых потребностей в топливе и энергии [~4000 ГВт (эл.)]. Развитие к серединевека мировой атомной энергетики такого масштаба явилось бы радикальнымсредством стабилизации потребления обычных топлив и предотвращения следующихкризисных явлений:
· истощения дешёвыхресурсов углеводородных топлив и возникновение конфликтов вокруг их источников,дестабилизации мирового топливного цикла;
· достиженияопасных пределов выбросов продуктов химического горения.
Оценкапотенциальных возможностей атомной энергетики
Мировые ресурсы урана внаиболее богатых месторождениях с концентрацией металла в рудах >=0,1% внастоящее время оцениваются следующим образом: разведанные — несколько более 5млн. т, потенциальные – 10 млн. т.
За время жизни ( ~50 лет)тепловой реактор (ЛВР) мощностью 1 ГВт (эл.) потребляет ~ 104природного U, поэтому 107 т U позволяют ввести 1000 блоков АЭС стакими реакторами, из которых ~ 350 ГВт (эл.) работают сейчас, а 650 ГВт (эл.)могут быть введены в следующем веке. В результате в первой половине XXI векамощности мировой АЭ на тепловых реакторах с учётом вывода из эксплуатацииотработанных блоков могут вырасти вдвое, но ее вклад в производство энергиибудет постепенно падать, а во второй половине века сойдет на нет.
Ежегодная потребностьсовременной атомной энергетики России в природном уране составляет 2800-3300 т,а с учетом экспортных поставок ядерного топлива ~ 6000-7700 т. При имеющихсяресурсах урана (залежи в недрах, складские запасы на горнодобывающихпредприятиях, запасы высокообогащённого урана) срок функционированияотечественной атомной энергетики на тепловых реакторах, если оставаться науровне мощности — 20 ГВт (эл.), составляет ~ 80-90 лет. Замыкание топливногоцикла тепловых реакторов с вовлечением энергетического плутония ирегенерированного урана продлит этот срок на 10-20 лет в зависимости от способаизготовления регенерированного топлива.
Имеющиеся мировые ироссийские запасы природного урана не могут обеспечить устойчивогодолговременного развитияатомной энергетики на тепловых реакторах.
Вариантыструктуры атомной энергетики
Развитие атомной энергетикив два этапа предполагает длительное сосуществование тепловых реакторов на 235U,пока есть дешёвый уран, и быстрых реакторов, которые вводятся на плутонии изоружейных запасов и из тепловых реакторов и практически не имеют ограничений потопливным ресурсам.
В двухкомпонентнойструктуре целесообразен постепенный переход тепловых реакторов на выгодный дляних Th-U цикл с производством 233U для начальной загрузки и подпиткииз Th-бланкетов быстрых реакторов. Двухкомпонентная структура атомнойэнергетики будущего имеет под собой веские основания, но важный для неё вопросо пропорциях между быстрыми и тепловыми реакторами требует адекватного решения.
В предстоящие полвека,пока есть дешевый уран для тепловых реакторов, этот вопрос не имеетпринципиального значения. Плутоний, получаемый в тепловых реакторах,целесообразно использовать для запуска быстрых реакторов, не требуя от нихвысоких коэффициентов воспроизводства и коротких времён удвоения плутония.Проблема топливообеспечения тепловых реакторов и участия в нём быстрыхреакторов может возникнуть лишь за пределами рассматриваемого здесь периода, ипри её решении нужно учитывать следующие обстоятельства:
· Производствоэлектроэнергии растет наиболее быстро и составит в XXI веке около или болееполовины в мировом топливно-энергетическом балансе (табл.1) и поэтому остаетсяглавной сферой применения атомной энергетики, что снова выдвигает на первыйплан быстрые реакторы.
· В отличие оторганической энергетики, где на топливо приходится ~60% издержек производстваэлектроэнергии, затраты на ядерное топливо относительно малы (~20%), а основнаячасть издержек в АЭ — сооружение и обслуживание — уменьшается с увеличениеммощности реакторов и АЭС, что делает производство электроэнергии на крупных АЭСдоминирующим направлением атомной энергетики.
· Проблема короткихвремён удвоения плутония и связанные с ней соображения о нежелательностиучастия быстрых реакторов в регулировании нагрузки в энергосистемах сегодня и вобозримом будущем не актуальны.
· Последние проектыАЭС с быстрыми и тепловыми реакторами указывают на значительное снижениеразницы в их стоимости даже для быстрых реакторов традиционного типа.Разработка быстрых реакторов на основе принципа естественной безопасностипозволяет рассчитывать на то, что капитальные затраты в АЭС с быстрымиреакторами нового поколения будут ниже, чем в современных АЭС с ЛВР.
· Требованиявысокого коэффициента воспроизводства и коротких времён удвоения плутонияпрепятствуют реализации потенциала быстрых реакторов по экономичности и безопасности.
Таблица 1 [3]
Общее потреблениепервичных энергоносителей, доля первичных энергоносителей, используемых дляпроизводства электроэнергии и доля АЭС в потреблении первичных энергоносителейв регионах мира в 1997 г. и 2000 г.
Регион 1997г. 2000г. Общее потребление ЭДж Для производства электроэнергии, % Доля АЭС, % Общее потребление, ЭДж Для производства электроэнергии, % Доля АЭС, % Северная Америка 108,7 35,9 6,3113
117
36
36
5,8
5,7
31
32
30
31
0,6
0,6
64
66
42
42
13
12
54
55
31
31
5,1
5,2
30,4
30,4
32
32
4,6
4,6
19
19
22
22
0,7
0,7
40
42
26
26
0,2
0,3
21
22
25
25
-
—
88
91
34
34
4,9
4,8
430
445
33
33
5,1
5,0
Заключение
Итак, при любом вариантеразвития в крупномасштабной ядерной энергетике будущего могут найти свое месторазные типы реакторов на тепловых нейтронах при доминирующей роли быстрыхреакторов. Двухкомпонентную схему с покрытием дефицита топлива для тепловыхреакторов за счёт избыточного производства в быстрых реакторах следуетрассматривать лишь как отдалённую перспективу. В рассматриваемый периодтепловые реакторы будут работать на 235U, но для следующих этаповследует начать подготовку их к переводу в торий-урановый цикл с производствомнедостающего 233U в ториевых бланкетах быстрых реакторов. Принакоплении в них 233U с концентрацией в тории, необходимой длятепловых реакторов изготовление торий-уранового топлива не потребует извлечениячистого 233U.
Структура атомнойэнергетики России в рассматриваемый период будет в значительной степениопределяться масштабами её востребованности. При умеренном росте установленноймощности АЭС атомная энергетика России останется в течение ближайшихдесятилетий практически однокомпонентной, с незначительной энергетической долейбыстрых реакторов. В случае интенсивного развития атомной энергетики решающуюроль в ней станут играть быстрые реакторы, т.к. топливная база тепловыхреакторов в России не может обеспечить устойчивого роста установленной мощности(1-2 ГВт/год) и при таком варианте она будет исчерпана уже в первой половинеXXI века.
В моей работе указаныактуальность использования атомной энергетики на сегодняшний день, особенностиразмещение данной отрасли, оценка её потенциальных возможностей и возможныепути её развития.
Списокиспользованной литературы
1. Программаразвития атомной энергетики Российской Федерации на 1998-2005 годы и на периоддо 2010 года: Постановление Правительства Российской Федерации от 21 июля 1998г. № 815.
2. Белая книгаядерной энергетики /Под общ. ред. проф. Е.О. Адамова: Первое издание. М: ГУПНИКИЭТ, 1998. “Энергетика: цифры и факты”: По материалам МАГАТЭ “Energy,electricity and nuclear power...” IAEA, Vienna, 1998 (M.: ЦНИИатом-информ,1999, № 1).
3. NuclearTechnology Review 2000: GOV/INF/2000/XXX/ Vienna: IAEA, 2000.
4. Nucl.Europe World-scan. 1998. N 11-12. P. 57-58.
5. Энергетическаястратегия России до 2020 г.: Проект. Минтопэнерго России, 2000.