Ядерная энергетика сегодня

Нефти требуется замена

Ученые отмечают, что, по крайней мере, в ближайшие 30-40 лет углеводородное сырье сохранит за собой статус наиболее востребованного источника энергии. Однако известно, что освоенные месторождения иссякают, а разведка новых требует все больших инвестиционных вложений. Следствием надвигающегося кризиса неизбежно станут изменения в инфраструктуре производства энергии, обусловленные как экономическими (повышение цен на нефть и газ и их изменчивость), так и природоохранными факторами. Экологические последствия использования ископаемого топлива становятся все более угрожающими: атмосферные выбросы ведут не только к деградации окружающей среды и ухудшению здоровья населения, но и к глобальным изменениям, таким, например, как изменение климата.

На недавнем заседании "круглого стола" в Государственной Думе на тему "О законодательном обеспечении инновационного развития атомной энергетики" отмечалось, что решением накапливающихся проблем может стать интенсивное развитие ядерной энергетики. Чтобы существенно продвинуться по пути наращивания производства энергии, ослабить парниковый эффект, мировое производство ядерной энергии должно вырасти в 4-5 раз. В свою очередь, ядерные приоритеты порождают ряд новых проблем, таких, как обеспеченность реакторов дешевым сырьем, утилизация отходов, обеспечение технической безопасности.

Динамика мирового энергопотребления и прогноз роста народонаселения позволили международной группе специалистов смоделировать несколько возможных сценариев развития атомной энергетики и ее роли в структуре мирового энергопроизводства. Наиболее корректным можно считать так называемый "умеренный" сценарий, в соответствии с которым ядерной энергетике отводится в основном роль поставщика электроэнергии. Величины развития ядерной энергетики по этому сценарию соответствуют мощности АЭС 2000 ГВт (45EJ) в 2050 году и 5000 ГВт (140EJ) в 2100 году.

В настоящее время в мире действуют 442 ядерных реактора, которые "съедают" порядка 68 тыс. тонн урана в год. В последнее десятилетие потребности в уране на 40-45% обеспечивались в основном складскими запасами, а объемы годового производства составляют порядка 35-38 тыс. тонн. По оценкам экспертов, за предыдущие 15 лет в мире израсходовано около 250 тыс. тонн складского урана.

Основные мировые производители урана - Канада, Австралия и Казахстан, они дают почти 60% сырья. На них также приходится 70% мировых разведанных запасов относительно дешевого (до 40 долларов за кг) урана. Во всех трех странах реализуются масштабные планы развития производства сырья для обеспечения потребностей атомной энергетики. Доля России на мировом рынке ядерного топлива составляет 17%. В производстве топливного сырья - урана - ее доля вдвое ниже (8,5%).

В целом же мировой рынок испытывает хронический дефицит природного урана, что послужило причиной роста спотовых цен на это сырье в 2004 году более чем в два раза. К 2015 году ожидается полное израсходование добытых запасов урана.

Очевидно, что в более отдаленной перспективе ядерные (в "мирном" смысле) державы будут вынуждены решать проблему дешевого урана. Дело в том, что использование тепловых реакторов в открытом топливном цикле по умеренному сценарию модели глобальной ядерно-энергетической системы приводит к высокому потреблению природного урана. Так, при мощности системы ядерной энергетики порядка 2000 ГВт к 2050 году годовая добыча урана должна быть доведена до более чем 300 тыс. т, а интегральное потребление урана составит более 10 млн т. При мощности 5000 ГВт к 2100 году - 800 тыс. т (43 млн т). Мощность разделительного производства к 2050 году должна достичь примерно 450 ЕРР в год, а к 2100 году - примерно 1200 млн ЕРР в год. Сокращение в два раза темпов развития (1000 ГВт к 2050 году) позволит реализовать ядерно-энергетическую систему с интегральным потреблением урана до 2100 г. в 17 млн. тонн. Уровень ниже 1000 ГВт к 2050 году бесперспективен, поскольку отводит ядерной энергетике скорее роль страховки для других энергетических технологий.

Пока же сырьевые потребности отечественной ядерной отрасли складываются из потребностей российских АЭС (33%), экспорта высокотехнологичной продукции (28%) и экспорта низкообогащенного урана (39%). Ожидается, что к 2020 году потребности вырастут в 1,2 раза, в основном из-за роста производительности АЭС.

В большинстве развитых стран ядерная энергия главным образом используется для генерации электроэнергии. В России, кроме того, атомная отрасль позволяет экономить для экспорта внушительные объемы органического топлива. Предполагается, что в перспективе ядерная энергия одновременно с наращиванием производства электроэнергии постепенно заменит органическое топливо в обеспечении производственных процессов и, в конце концов, обеспечит производство водорода из воды.

Сегодня почти все энергоблоки и в России, и в мире построены на базе реакторов на тепловых нейтронах с открытым циклом. Фактически они работают по тем же принципам, что и углеводородная энергетика, сжигая конечные запасы природных ресурсов. В данном случае это природный уран. Между тем уже несколько десятков лет ведутся исследования по созданию принципиально нового типа реактора и новых технологий топливного цикла, имеющих конечной целью замыкание топливного цикла за счет воспроизводства энергетического потенциала ядерного топлива в процессе реакции в реакторе. Коэффициент воспроизводства при этом может превышать единицу.

Речь идет о реакторах на быстрых нейтронах и наукоемких технологиях топливного цикла с применением смешанного уран-плутониевого топлива, позволяющих осуществлять неограниченное число циклов его регенерации, а также дающих возможность сжигать в этих реакторах облученное ядерное топливо, накопленное в тепловых реакторах, продукты его регенерации, а также оружейный плутоний.

Дата добавления: 2015-05-08