Две альтернативы

Ученые Российского научного центра "Курчатовский институт" убеждены, что международному научному сообществу неминуемо придется реализовать возможности ядерной энергии по замыканию топливного цикла и расширенному воспроизводству топлива с использованием в качестве сырья урана и тория.

У этой точки зрения есть немало оппонентов. Скептики согласны, что торий способен расширить топливную базу ядерной энергетики в несколько раз, но для этого нужно создать промышленность по его добыче, производству и переработке. Кроме того, торий как потенциальный топливный ресурс не конкурирует с ураном, а лишь создает дополнительные ресурсные возможности. Основной же аргумент сторонников открытого цикла состоит в том, что запрет на извлечение плутония из отработавшего ядерного топлива и его повторное использование в реакторах якобы решает проблему нераспространения отходов ядерного топлива (ОЯТ). Ресурс ядерного топлива, масштабы накопленных ОЯТ и рециркуляция плутония сторонниками этой точки зрения не рассматриваются.

Приверженцы же замкнутого цикла, в свою очередь, обращают внимание общественности на то обстоятельство, что модель открытого топливного цикла вовсе не решает проблему ОЯТ, а, напротив, усугубляет ее. В качестве иллюстрации приводится следующий аргумент. Американцы построили в Юкка Маунтин мощное хранилище ОЯТ с емкостью приблизительно 70 тыс. тонн. В случае развития американской ядерной энергетики по сценарию открытого цикла к концу века им придется построить еще порядка 50 подобных сооружений. Кроме того, неизбежна необходимость наращивания значительных объемов разделительного производства, что противоречит главному аргументу оппонентов - открытый цикл, дескать, снижает риск распространения ОЯТ.

Замкнутый цикл без расширенного воспроизводства плутония (КВ~1,6)

Замыкание топливного цикла с выделением плутония из тепловых реакторов и начальной его загрузкой в быстрые реакторы без расширенного воспроизводства также не позволяет выйти на требуемые уровни мощности при использовании 14 млн т природного урана. Мощность тепловых реакторов достигнет к 2050 году 1200 ГВт и далее снизится до нуля к 2100 году. Мощность всей системы ядерной энергетики достигнет максимума (2300 ГВт) примерно к 2060 году и снизится до 1600 ГВт к 2100 году (быстрые реакторы вводятся только на плутонии). В конце периода мощность ядерной энергетики начинает медленно расти за счет небольшой избыточной наработки плутония в быстрых реакторах. Максимальная добыча урана (200 тыс. тонн в год) и максимальная мощность разделительного производства в 290 млн ЕРР будут достигнуты к 2040 году.

Замкнутый цикл с расширенным воспроизводством плутония (КВ~1,6)

Введение быстрых реакторов с расширенным воспроизводством плутония позволяет обеспечить поступательное наращивание производства ядерной энергии, не превышая добычи 15 млн т природного урана. Быстрые реакторы с расширенным воспроизводством плутония вводятся с 2040 года. Добыча природного урана в сумме составит 14 млн тонн при максимуме ежегодной добычи 200 тыс. тонн и будет прекращена в 2100 голу. Максимальное разделение (290 млн ЕРР в год) будет достигнуто к 2040 году. Доля быстрых реакторов составит примерно 60% к 2100 году. Количество рециклируемого плутония составит 1500 и 7500 т в год соответственно в 2050 и 2100 годы.

Двухкомпонентная структура ядерно-энергетической системы (тепловые реакторы, удовлетворяющие нужды различных потребителей плюс быстрые реакторы с расширенным воспроизводством для базовой нагрузки), по мнению российских экспертов, обеспечат не только умеренное развитие мировой ядерной энергетики (к 2050 году мощность атомных электростанций достигнет 2000 ГВт, а к 2100-му - 5000 ГВт), но и позволит реализовать "агрессивный" сценарий, в котором предусматривается дополнительное производство электроэнергии, в том числе с внедрением реакторов малой и средней мощности, а также использование реакторов для производства водорода, технологического и бытового тепла и пресной воды. Дополнительно к приведенным выше мощностям ядерная энергетика в состоянии обеспечить производство электроэнергии в количестве 30EJ в 2050 году и 70 EJ - в 2100 году.

Оценка возможного роста мировой ядерной энергетики, исходя из ресурса 26 млн тонн природного урана с вводом быстрых реакторов с расширенным воспроизведением плутония (КВ~1,6), выглядит следующим образом. Электрическая мощность АЭС к 2100 году составит примерно 10000 ГВт. Доля ядерной энергетики в производстве электроэнергии будет примерно 70% к 2050 г. и 85% - к 2100 г. В этом случае добыча органического топлива для производства электроэнергии практически стабилизируется.

Дата добавления: 2015-05-08