| Федеральное агентство по образованию Федеральное государственное бюджетное учреждение высшего профессионального образования Национальный исследовательский ядерный университет «МИФИ» Институт международных отношений |
|||||||||
| «Управления и экономики высоких технологий» |
|||||||||
| Реферат на тему: |
|||||||||
| Перспективы развития ядерной энергетики
работу выполнила студентка второго курса Андрушечко Полина группа №у4-03 Научный руководитель: Самедов В. В. |
|||||||||
Москва,2011г.
1.Введение. 3
2.Мировая ядерная энергетика. 3
3.Атомная отрасль России. 7
4.Международные проекты России в атомной энергетике. 8
5.Атомная энергетика Аргентины. 8
6.Планы по строительству энергоблоков в Аргентине. 9
Заключение. 9
Используемая литература. 10
1.
Введение
Ядерная энергетика (Атомная энергетика) — это отрасль энергетики, занимающаяся производством электрической и тепловой энергии путём преобразования ядерной энергии.
Обычно для получения ядерной энергии используют цепную ядерную реакцию деления ядер урана-235 или плутония-239. Ядра делятся при попадании в них нейтрона, при этом получаются новые нейтроны и осколки деления. Нейтроны деления и осколки деления обладают большой кинетической энергией. В результате столкновений осколков с другими атомами эта кинетическая быстро преобразуется в тепло.
Анализ проблем развития атомной энергетики в мире и в России, ее роль в энергообеспечении страны.
Благополучие большинства государств мира и формат их взаимоотношений в первой половине XXI века во многом будет определяться тем, как будет решена общая для всего человечества энергетическая проблема. Энергетика, построенная на углеводородах, исторически себя исчерпала, и в течение ближайших десяти лет её рост будет закончен. Новых месторождений будет открываться всё меньше и меньше. Если развитие ядерной энергетики не будет резко ускорено, то уже через десятилетие мир окажется в ситуации катастрофической энергетической недостаточности. То есть, нынешняя ситуация во многом аналогична ситуации начала 70-х годов прошлого века, когда дефицит нефти вызвал всплеск строительства новых АЭС. И сегодня мы становимся свидетелями начала ренессанса атомной энергетики и в России, и в других странах мира. Тому есть три причины. Первая - атомная энергетика доказала свою безупречность в области экологии по сравнению с другими доминирующими источниками энергии. Вторая - атомная энергетика, используя новые технологии, готова придать новое качество предоставлению услуг обществу, а именно: дешевизна, достаточный ресурс и безопасность. И, наконец, третья, может быть, главная - востребованность новых источников энергии.
Применительно к нашей стране В.В. Путин, занимавший в годы начала атомного ренессанса в нашей стране пост Президента Российской Федерации, подчеркнул: «Мы подошли к совершенно другому рубежу работы в сфере атомной энергетики. Я считаю, что это та отрасль, где у России есть совершенно очевидные преимущества, накопленные за предыдущие десятилетия, и мы не можем их утратить».
В свою очередь, руководитель Государственной корпорации по атомной энергии (Росатом) С.В. Кириенко сказал : «Президентом и Председателем Правительства перед нами поставлены серьезные цели. Кроме важнейших задач по обеспечению обороноспособности страны и развитию науки, стоит крайне важная задача развития атомно-энергетического комплекса. Сегодня 16% электроэнергии в стране вырабатывается на атомных электростанциях, а в некоторых регионах - от 30 до 40%. С учетом удвоения ВВП и роста экономики необходим и опережающий рост энергетических мощностей. Задача-минимум - чтобы атомная энергетика не отстала от этого процесса, а задача-максимум - чтобы она стала ее лидером, как это происходит сейчас во многих странах мира. Это масштабная и ответственная работа».
2.Мировая ядерная энергетика.
Основной причиной появления и развития атомной энергетики является, конечно же, огромный, по сравнению с органическим топливом, энергетический эквивалент цепной реакции деления. Для выработки энергии 1 МВт*сут требуется всего лишь 1.2 г делящегося изотопа (урана-235). При сравнении энергетических эквивалентов органического и ядерного топлива обнаруживается, что несколько граммов делящегося изотопа урана-235 примерно равны одной тонне нефти (точнее 4 г 235
U » 1т нефти)!
Вторая, не менее важная, причина состоит в том, что имеющихся ресурсов органического топлива при нынешних тенденциях энергопотребления хватит, по различным прогнозам, на 50-200 лет, а ресурсов урана (как урана-235, так и урана-238 с учетом построения замкнутого топливного цикла) хватит примерно на 10 000 лет. Кроме запасов урана на земле имеются еще запасы тория, объем которых, по оценкам, сопоставим с запасами урана, а, возможно, в несколько раз их превосходит.
Изначально ядерная энергетика (как, впрочем, и все высокие технологии) появилась как побочный продукт развития военно-промышленного комплекса, и ее развитие субсидировалось государством. Несмотря на то, что ядерный реактор впервые был создан еще в 1942 г., коммерческое использование энергии ядра началось только в 50-х годах. Тогда же появились и первые АЭС, но до 70-х годов они не находили широкого применения.
Нефтяной кризис 1973 г. поставил развитые страны перед необходимостью обеспечения энергетической безопасности, в том числе за счет выбора дешевых и доступных источников энергии, а также их диверсификации. Всем этим критериям удовлетворяла ядерная энергетика. Ее доля в общем объеме производства электроэнергии в странах Организации экономического сотрудничества и развития (ОЭСР) возросла с 5% в 1974 г. до 25% к середине 90-х годов [1]. Доля же нефти в производстве электроэнергии за тот же период упала с 25% ниже 10%.
В 70-80-х годах казалось, что ядерная энергетика - это энергетика будущего, безопасный и неисчерпаемый источник. Однако аварии на станции Three Mile Island в США в 1979 г. и на Чернобыльской АЭС в 1986 г. вызвали громкий протест широких слоев населения против ядерной энергетики. Авария на АЭС Три-Майл-Айленд (англ. Three Mile Island accident) — одна из крупнейших аварий в истории ядерной энергетики, произошедшая 28 марта 1979 года на атомной станции Три-Майл-Айланд, расположенной на реке Саскуэханна, недалеко от Гаррисберга (Пенсильвания, США).
До Чернобыльской аварии, случившейся через семь лет, авария на АЭС «Три-Майл Айленд» считалась крупнейшей в истории мировой ядерной энергетики и до сих пор считается самой тяжёлой ядерной аварией в США, в ходе неё была серьёзно повреждена активная зона реактора, часть ядерного топлива расплавилась
Авария на Чернобыльской АЭС, Черно́быльская ава́рия — разрушение 26 апреля 1986 года четвёртого энергоблока Чернобыльской атомной электростанции, расположенной на территории Украинской ССР (ныне — Украина). Разрушение носило взрывной характер, реактор был полностью разрушен, и в окружающую среду было выброшено большое количество радиоактивных веществ. Авария расценивается как крупнейшая в своём роде за всю историю ядерной энергетики, как по предполагаемому количеству погибших и пострадавших от её последствий людей, так и по экономическому ущербу. На момент аварии Чернобыльская АЭС была самой мощной в СССР. 31 человек погиб в течение первых 3-х месяцев после аварии; отдалённые последствия облучения, выявленные за последующие 15 лет, стали причиной гибели от 60 до 80 человек [2]. 134 человека перенесли лучевую болезнь той или иной степени тяжести, более 115 тыс. человек из 30-километровой зоны были эвакуированы [2]. Для ликвидации последствий были мобилизованы значительные ресурсы, более 600 тыс. человек участвовали в ликвидации последствий аварии.
К тому же рост цен на энергоносители оказался не таким значительным, как предсказывали в 70-х годах, поэтому явного экономического преимущества ядерной энергии по сравнению с традиционными видами топлива в те годы не наблюдалось. Кроме того, ужесточение требований к безопасности работы атомных станций привело к росту стоимости производимой энергии. В результате ядерная программа в некоторых странах начала сворачиваться, и темп строительства ядерных объектов был замедлен. Если в 70-е годы производство электроэнергии в мире атомными станциями росло со среднегодовым темпом 19%, то в 80-е годы прирост замедлился до 10.5%, а в 90-е упал до 2.3%. Тем не менее, и сегодня ядерная энергетика является существенным фактором экономической жизни многих стран, а ее доля в общем объеме производства электроэнергии в мире составляет около 15%.
На сегодняшний день основным топливом для атомных станций является уран, точнее его изотоп уран-235. По распространенности в земной коре уран можно сравнить с цинком. Его концентрация в среднем составляет 0.00014%. Но в урановой руде, используемой для промышленного производства урана, его концентрация может достигать 1-2%.
Ядерное топливо, как и традиционные виды топлива, относится к невозобновляемым источникам энергии. Ежегодное промышленное потребление природного урана в мире составляет около 69 тыс. тонн. Разведанные же достоверные запасы этого вещества составляют около 2.3 млн. тонн, предполагаемые - еще 2.72 млн. тонн. Таким образом, формально, при сохранении нынешнего уровня потребления запасами урана человечество обеспечено всего приблизительно на 70 лет.
Обеспеченность человечества ураном сопоставима с обеспеченностью нефтью и газом. Однако уран уже сегодня имеет значительное преимущество перед традиционными видами топлива. В качестве ядерного топлива можно использовать не только уран-235, концентрация которого в природном уране составляет менее 1%, но и плутоний-239, который в природе практически не встречается. Производится плутоний в ядерном реакторе из изотопа уран-238, ранее не находившего применения в качестве ядерного топлива.
Применение в качестве реакторного топлива плутония увеличивает ядерные энергетические ресурсы в 60 раз, т.е. на 3000 лет при текущих темпах потребления атомной энергии.
Сегодня в мире работает 6 реакторов на быстрых нейтронах, в том числе 3 в России. При этом в коммерческой эксплуатации находится только один из них - российский БН-600 на Белоярской АЭС (с 1980 г.). На площадке Белоярской АЭС в 2007 г. начато сооружение нового энергоблока с реакторной установкой БН-800, который планируется ввести в коммерческую эксплуатацию в 2014 году. Тем не менее, широкое применение реакторов на быстрых нейтронах пока сдерживается более высокой их стоимостью и технологической сложностью по сравнению с обычными типами реакторов.
Атомная энергетика на сегодняшний день получила широкое распространение в мире. В 2008 г. атомными станциями было выработано 2604 млрд кВт/ч. электроэнергии, в эксплуатации на АЭС находилось 440 реакторных установок суммарной установленной мощностью более 360 ГВт.
В некоторых странах ядерная энергетика приобрела доминирующее положение. По данным на 2008 год в 14 странах мира более 30% электроэнергии вырабатывалось на АЭС.
Однако, потребности в энергии вообще и электрической в частности быстро растут, особенно в быстроразвивающихся странах Азии: Индии, Китае, Корее и др. Это провоцирует дальнейший рост стоимости основных видов углеводородного топлива- газа и нефти. Поэтому уже сейчас в Азии наблюдается явление т.н. «ядерного ренессанса» - т.е. увеличения количества проектируемых, строящихся и вводимых ядерных энергоблоков. Этот процесс будет развиваться и дальше, поскольку реальной масштабной альтернативы ядерной энергии просто нет.
Организуемая и активно пропагандируемая сегодня США и рядом других развитых стран т.н. «гидрогенная революция» (т.е. переход на водородное топливо), также не сможет обеспечить принципиального решения энергетической проблемы, поскольку не в состоянии сделать доступным и дешевым данный вид топлива для подавляющего большинства стран и, главное, поскольку водородное топливо является вторичным, та
Преимущество ядерной энергетики по сравнению с традиционными технологиями, используемыми для производства электричества, заключается прежде всего в низких операционных издержках АЭС и дешевизне ядерного топлива. При нынешней цене природного урана после его обработки и обогащения - стоимость 1 кг ядерного топлива составляет примерно 2300 долларов США. Этого количества при средней глубине выгорания топлива 45 МВт‑сут/кг достаточно для производства 360 тыс. кВт-ч электроэнергии. Таким образом, топливная составляющая произведенной энергии составляет всего 0.64 цента за кВт-ч.
В последние годы стоимость производства электричества на АЭС неуклонно снижалась. Небольшое увеличение операционных расходов атомных станций в середине 80-х годов связано с тем, что после аварий на Three Mile Island и в Чернобыле возросли требования к безопасности эксплуатации станций и, следовательно, расходы на соответствующие мероприятия.
Однако тариф на электроэнергию определяется не только операционными, но и капитальными расходами. А ядерная энергетика имеет наибольшие капитальные затраты по сравнению с альтернативами. Необходимо также учитывать, что капитальные затраты ядерной энергетики включают не только стоимость строительства станции, но и расходы по утилизации отходов и демонтажу атомной станции после окончания ее эксплуатации. Но, несмотря на существенные капитальные издержки, ядерная энергетика доказала свою жизнеспособность даже в условиях конкурентного рынка электроэнергии.
При проведении реформы электроэнергетики в Великобритании, которая явилась пионером в области либерализации электроэнергетического рынка, будущее АЭС оказалось под вопросом. Так как ядерная программа опиралась главным образом на поддержку государства, то капитальные затраты при строительстве и эксплуатации атомных станций оказались чрезмерными. В условиях конкурентного рынка компенсировать эти издержки, которые были названы stranded cost, было невозможно. Перед правительством стояла задача их компенсации. В результате в 1990 г. был введен 10%-ный дополнительный налог на электроэнергию в пользу АЭС, который был отменен в 1996 г. после приватизации. Однако другие страны (Финляндия, Швеция, Голландия) при переходе к конкурентному рынку избежали проблемы stranded cost и их атомные электростанции успешно работают на рынке.
Причиной продуктивной работы атомных станций на конкурентном рынке являются низкие предельные издержки, которые ниже цены электроэнергии. Благодаря этому атомные станции используются как базовые для покрытия основной нагрузки в сети, что позволяет им вырабатывать большее количество энергии и, соответственно, получать больше выручки [1].
Стоимость вырабатываемой АЭС энергии различается в зависимости от технологии станции и ее местоположения. В США средняя стоимость ядерной электроэнергии составляет 2.75 цента за кВт-ч. Однако для некоторых АЭС стоимость может составлять 1.5 цента и менее. При этом в на сентябрь 2009 г. стоимость энергии, усредненная по предыдущим 52 неделям, составляла 3.76 цента за кВт-ч.
Как показывает практика, ядерная энергетика конкурентоспособна по сравнению с традиционной тепловой генерацией. Сравнительное исследование [1], проведенное в 2005 году Организацией экономического сотрудничества и развития (ОЭСР-OECD), показало, что за период 1998-2005 атомная энергетика увеличила свою конкурентоспособность. Ключевыми факторами этих перемен с 1998 года стали увеличение коэффициента использования установленной мощности (КИУМ) на АЭС и рост цен на природный газ.
При рассмотрении энергоблоков всех типов, которые могут быть введены в период с 2010 по 2015 годы в странах ОЭСР (включая 13 на АЭС), была также спрогнозирована стоимость сооружения 1 кВт установленной мощности:
· на АЭС - 1500 долларов/кВт (уст.);
· на угольных ТЭС - от 1000 до 1500 долларов/кВт (уст.);
· на газовых ТЭС - от 500 до 1000 долларов/кВт (уст.);
· на ветровых станциях - от 1000 до 1500 долларов/кВт (уст.).
3.Атомная отрасль России
Российская атомная отрасль является одной из передовых в мире по уровню научно-технических разработок в области проектирования реакторов, ядерного топлива, опыту эксплуатации атомных станций, квалификации персонала АЭС. Предприятиями отрасли накоплен огромный опыт в решении масштабных задач, таких, как создание первой в мире атомной электростанции (1954 год) и разработка топлива для нее. Россия обладает наиболее совершенными в мире обогатительными технологиями, а проекты атомных электростанций с водо-водяными энергетическими реакторами (ВВЭР) доказали свою надежность в процессе тысячи реакторо-лет безаварийной работы.
Сегодня атомная отрасль России представляет собой мощный комплекс из более чем 500 предприятий и организаций, в которых занято свыше 190 тыс. человек. В структуре отрасли — четыре крупных научно-производственных комплекса: предприятия ядерно-топливного цикла, атомной энергетики, ядерно-оружейного комплекса и научно-исследовательские институты. Кроме того, после включения в состав Госкорпорации «Росатом» ФГУП «Атомфлот», Здесь же можно учитывать самый мощный в мире ледокольный флот.
В настоящее время в России ведется масштабное строительство новых АЭС. Начато строительство первых блоков Нововоронежской АЭС-2 и Ленинградской АЭС-2. В июле 2008 года начата выемка грунта уже под второй блок Нововоронежской АЭС-2. В стадии достройки находится еще два энергоблока: четвертый блок Белоярской АЭС и четвертый — на Калининской станции. За рубежом осуществляется строительство атомных станций «Куданкулам» (Индия), «Бушер» (Иран) и «Белене» (Болгария).
В современных условиях атомная энергетика — один из важнейших секторов экономики России. Динамичное развитие отрасли является одним из основных условий обеспечения энергонезависимости государства и стабильного роста экономики страны. Атомная отрасль способна выступить локомотивом для развития других отраслей. Она обеспечивает заказ, а значит — и ресурс развития машиностроению, металлургии, материаловедению, геологии, строительной индустрии и т.д.
В 2010 г. на 10 АЭС России эксплуатировались 32 энергоблока установленной мощностью 24 242 МВт: 16 реакторов с водой под давлением (10 ВВЭР-1000 и 6 ВВЭР-440), 15 канальных кипящих реакторов (11 РБМК-1000 и 4 ЭГП-6) и 1 реактор на быстрых нейтронах (БН-600).
Атомные станции России в 2010 году досрочно выполнили годовой план (на 15:00 30 декабря 2010 г. ими было выработано 169,4 млрд кВт.ч электроэнергии при плановом задании 169,2 млрд кВт.ч) [2].
По данным Росстата (Федеральная служба государственной статистики) производство электроэнергии атомными станциями в 2010 г. по сравнению с 2009 г. выросло на 4,1 % — до 170 млрд кВт.ч; тепловыми — на 7,3 % — до 699 млрд кВт.ч; гидростанциями снизилось на 4,4 % — до 168 млрд кВт.ч
4.Международные проекты России в атомной энергетике
На начало 2010 года за Россией было 16 % на рынке услуг по строительству и эксплуатации АЭС в мире, эта доля может увеличиться до 25 %[3]. По данным на март 2010 года, российская компания Атомстройэкспорт строит за рубежом 5 атомных энергоблоков: два блока АЭС «Куданкулам» в Индии, один блок АЭС «Бушер» в Иране и 2 блока АЭС «Белене» в Болгарии.
В настоящее время Росатому принадлежит 40 % мирового рынка услуг по обогащению урана и 17 % рынка по поставке ядерного топлива для АЭС[3]. Россия имеет крупные комплексные контракты в области атомной энергетики с Индией, Бангладеш, Китаем, Вьетнамом, Ираном, Турцией и с рядом стран Восточной Европы. Вероятны комплексные контракты в проектировании, строительстве атомных энергоблоков, а также в поставках топлива с Аргентиной, Белоруссией, Нигерией, Казахстаном, Украиной. Ведутся переговоры о совместных проектах по разработке урановых месторождений с Монголией.
5.Атомная энергетика Аргентины.
Атомная электроэнергетика является ключевым звеном атомной промышленности Аргентины. На протяжении последних 50 лет в нее было направлено 80% всех ресурсов отрасли. Доля этого сектора в энергетическом балансе страны составила в 2002 г. 12%. Значительный рост потребления электроэнергии в Аргентине начался с 1990 года. В 2002 году потребление на душу населения составляло немногим более 2000 кВтч/год и увеличилось до более чем 2600 кВтч/год в 2007 году. Общее производство электроэнергии в 2007 году составило 115 млрд. кВт/ч, в качестве топлива 54% составляет газ, 27% гидро, 9,4% нефть, 2,2% угль, 6,3 % (7,2 млрд. кВт/ч) составляющая ядерной энергетики. В 2008 году на долю ядерной энергетики приходилась 6,8 млрд. кВтч электроэнергии - около 6,2% от общей выработки электроэнергии.
Себестоимость вырабатываемой на атомных реакторах электроэнергии (2-3 цента за 1 квтч.) сравнима с аналогичным показателем для гидроэлектростанций. Высокая рентабельность и независимость от колебаний цен на ископаемые энергоносители позволяет атомной электроэнергетике сохранять устойчивую конкурентоспособность.
Динамика производства электроэнергии на АЭС Аргентины, в млрд. кВтч.: 1995г. – 7,1; 1996г. – 6,9; 1997г. – 7,5; 1998г. – 7,1; 1999г. – 6,7; 2000г. – 7,2; 2001г. – 7,1; 2002г. – 7,1.
Производство энергии в значительной степени находится под контролем государства и регулируется ENRE (Ente Nacional Regulador de la Electricidad, Национальный регулятор по электроэнергии). Установленная мощность электростанций всех видов составляет 35 ГВт.
В августе 2006 года власти объявили о выделении на развитие атомной энергетики $3,5 млрд., в эту сумму кроме достройки АЭС Атуча 2 входили работы по продлению срока жизни АЭС Атуча 1 и Эмбалсе, где в сотрудничестве с AECL проект оценивался в $ 400 млн. Вложение в урановую сферу оценивалось в $ 8,5 млрд. за восемь лет. Чтобы удовлетворить свои потребности в течение следующих 25 лет, страна будет нуждаться, по крайней мере, в 30 тыс. т урана. В июле 2007 года NASA подписало соглашение с AECL о строительстве реактора CANDU-6 мощностью 740 МВт.
С 1973г. эксплуатируется атомная электростанция «Атуча 1», 360 МВт. Энергоблоки второй станции – «Эмбальсе», 658 МВт. были введены в строй в.1983г. Станции соответствуют международным нормам по ядерной безопасности и относятся к группе наиболее эффективных по мировым критериям.
В 1981г. было начато строительство третьей АЭС – «Атуча 2», с запланированной установленной мощностью 745 МВт. Проект, стоимостью 1,6 млрд.долл., должен был завершиться в 1987 г. (в качестве главного подрядчика выступал немецкий концерн Siemens). Однако, по политическим мотивам, в т.ч., вследствие оказанного давления со стороны США и МАГАТЭ, работы были заморожены на этапе 80% готовности станции.
6.Планы по строительству энергоблоков в Аргентине.
В настоящее время сооружается блок АЭС Атуча-2 мощностью 745 электрических мВт. Планируемый срок ввода в эксплуатацию , конец 2011 года.
Атуча-2 – это современная атомная станция, подобная станциям, построенным в Германии,Испании и Бразилии.На АЭС Атуча-2 уже завезены тепловыделяющие сборки.
Правительство Аргентины планирует объявить международный тендер на сооружение энергоблока АЭС, мощностью 1000-1200 мВт на площадке АЭС «Атуча». В тендере будут принимать участие такие страны, как: США, Китай, Южная Корея и Россия. ГК «Росатом» планирует представить на тендере энергоблок АЭС проекта «АЭС-2006».
Заключение.
Атомная энергетика - активно развивающаяся отрасль. Очевидно, что ей
предназначено большое будущее, так как запасы нефти, газа, угля постепенно
иссякают, а уран - достаточно распространенный элемент на Земле. Но следует
помнить, что атомная энергетика связана с повышенной опасностью для людей,
которая, в частности, проявляется в крайне неблагоприятных последствиях
аварий с разрушением атомных реакторов. В связи с этим необходимо
закладывать решение проблемы безопасности (в частности, предупреждение
аварий с разгоном реактора, локализацию аварии в пределах биозащиты,
уменьшение радиоактивных выбросов и др.) еще в конструкцию реактора, на
стадии его проектирования.
Используемая литература.
1. С.А.Андрушечко, А.М.Афоров, Б.Ю.Васильев, В.Н.Генералов, К.Б.Косоуров, Ю.М.Семченков, В.Ф.Украинцев
АЭС с реактором типа ВВЭР-1000. От физических основ эксплуатации до эволюции проекта. — М.: Логос, 2010.
2. Материалы сайта ОАО «Концерн Росэнергоатом» www.rosenergoatom.ru
3. Материалы сайта Госкорпорации Росатом www.rosatom.ru