Анализ текущей ситуации в энергетике Российской Федерации Наука в атомной сфере

Атомная промышленность и наука в атомной сфере

В России действуют 17 глубоких хранилищ, в том числе 3 для удаления жидких РАО. В США эксплуатируются 560 нагнетательных скважин для удаления 46 млн. м3 ежегодно жидких токсичных промышленных стоков, имеются такие установки в странах Европы, Азии, Австралии. Широкое развитие получила закачка отходов бурения на морских платформах (Северное море, Мексиканский залив, Аляска).

Наука в атомной сфере

Устойчивое развитие атомной отрасли в долговременной перспективе обеспечивается эффективным функционированием научных организаций Республики Казахстан. Основная деятельность в области атомной науки и техники сосредоточена сегодня в таких организациях Республики, как:

РГП «НЯЦ РК» (Институт атомной энергии, Институт ядерной физики, Институт радиационной безопасности и экологии, Институт геофизических исследований),

НАК КАЗАТОМПРОМ (Институт высоких технологий, Казахстанский ядерный университет, Волковгеология),

НТЦ «БЯТ» и др.,

служащих тем базисом, на котором возможно эффективное развитие и внедрение современных ядерно-физических технологий в промышленности, медицине, сельском хозяйстве и, конечно же, в энергетике, обеспечивающих исследования в области развития и безопасности атомной энергетики, ядерной физики, радиационной физики твердого тела, радиационного материаловедения, физики и техники ядерных реакторов, ядерных и радиационных технологий, в области создания перспективных промышленных технологий ядерно-топливного цикла, радиоэкологии, технологий контроля за сейсмическими событиями. Часть работ, выполняемых научными организациями, осуществляется по контрактам с зарубежными организациями, что подтверждает и позволяет сохранить высокую квалификацию их специалистов.

В целях научного сопровождения развития атомной отрасли и подготовки кадров необходимо использовать научно-технический потенциал отечественных университетов и научно-исследовательских институтов (Казахский национальный университет имени аль-Фараби, Казахский национальный технический университет имени К. Сатпаева, Восточно-Казахстанский государственный технический университет имени Д. Серикбаева, Институт геологических наук имени К. Сатпаева, Институт металлургии и обогащения, Физико-технический институт и др.).

Выполнение исследований, направленных на научно-техническую поддержку развития атомной отрасли осуществляется с использованием имеющейся научно-технической базы РГП НЯЦ РК. Необходимо отметить, что исследовательские ядерные реакторы, входящие в состав экспериментальной базы эксплуатируются длительное время и их системы нуждаются в модернизации под современные задачи исследований и для расширения экспериментальных возможностей базы. Программой предусматривается совершенствование научной и экспериментальной базы атомной отрасли, проведение исследований в поддержку развития атомной энергетики и атомной промышленности.

Для устойчивого развития атомной энергетики необходимо развивать не только энерготехнологии, но и другие наукоемкие ядерные технологии, применяемые в медицине и различных отраслях промышленности. В последние десятилетия в республике произошел развал радиологических и радиоизотопных лабораторий медицинских учреждений из-за дороговизны радиофармпрепаратов, использовавшихся для диагностики различных заболеваний. В настоящее время во всем мире прогрессирует применение ядерных и радиоизотопных методов диагностики и лечения в медицине. Радионуклидная диагностика, благодаря ее высокой эффективности, стала незаменимой частью клинической практики в развитых странах. В некоторых случаях эти методы являются практически единственными для успешного лечения или правильной постановки диагноза заболеваний. Необходимость развития радионуклидной диагностики и терапии обусловлена серьезным отставанием республики в области применения ядерных методов для диагностики и лечения социально-значимых заболеваний не только от среднемировых показателей, но и от менее развитых в экономическом отношении стран. Другим важным направлением применения радионуклидных источников являются различные приборы и установки, широко используемые в промышленности для измерения плотности, расхода веществ, неразрушающего контроля и т.д.

Подготовка кадров

С начала 90-х годов предприятия и научные организации отрасли нуждаются в подготовке специалистов ядерного профиля. Это инженеры-физики, физики, экологи, инженеры-радиохимики, инженеры-механики, математики и программисты. В советские времена подготовка кадров для атомной отрасли осуществлялась ВУЗами бывшего СССР, в основном России. После распада СССР практически все ВУЗы, осуществлявшие целевую подготовку специалистов для атомной отрасли, оказались за пределами Казахстана.

С 1997 года на базе РГП НЯЦ РК функционирует  филиал кафедры технической физики. Основной целью филиала кафедры является подготовка студентов по специальностям 0104 «Физика» и «Ядерные реакторы и энергетические установки» с привлечением ведущих специалистов Казахстана и России в учебном процессе. Филиал осуществляет связь между университетскими кафедрами (общей физики, техники и физики низких температур, технологии машиностроения, прикладной математики и информатики, химии, биологии, экологии) с отделами реакторных исследований, реакторного материаловедения, автоматизации реакторных исследований, электрофизических, технологических установок, реакторными комплексами «Байкал» и ИГР, ВВР-К.

Для удовлетворения потребностей атомной отрасли в квалифицированных специалистах необходимо создание и организация отечественной системы подготовки и переподготовки инженерно-технических кадров, в том числе специалистов по проектирова­нию, конструированию и строительству объектов атомной энергетики и промышлен­ности, инженерно-технического персонала АЭС, специалистов для атомной промышленности, специалистов по радиоэкологии, дозиметрии, ядерной медицине. В рамках реализации мероприятий по совершенствованию системы подготовки и переподготовки кадров для атомной отрасли следует предусмотреть введение в учебные планы ВУЗов в рамках государственного заказа подготовку специалистов по базовым специальностям атомной отрасли.

Социально-экономические последствия сооружения АЭС

Реализация мероприятий Программы позволит оптимально и сбалансировано использовать имеющиеся топливные и минеральные ресурсы, повысить экспортный потенциал страны, обеспечить экологическую чистоту энерге­тических технологий, развивать ядерные технологии для использования в различных отраслях экономики, обеспечить социально-экономическое развитие территорий Республики в регионах строительства атомных электростанций (АЭС), включая следующие социально-экономические последст­вия сооружения АЭС

покрытие дефицита мощностей, увеличение энергетического потенциала и устойчивое развитие региона строительства и страны в целом;

диверсификация энергетического производства;

создание объектов социальной сферы для населения, проживающего в районе строительства АЭС, строительство населенных пунктов для работников АЭС и т.д.;

увеличение доли высококвалифицированного инженерно-технического персонала в районе строительства и, следовательно, повышение культурного и образовательного уровня жителей региона;

рост производства в регионе за счет снижения тарифов на электроэнергию;

 увеличение инвестиционной привлекательности региона и развитие бизнеса;

рост налоговых поступлений в Республиканский и местный бюджеты;

дополнительный импульс к развитию атомной науки, наукоемких технологий и базы подготовки специалистов для атомной энергетики;

снижение социальной напряженности населения (новые рабочие места для энергетиков и работников смежных областей, получение льгот на оплату тепла и электроэнергии);

снижение экологической нагрузки на регион за счет сокращения выбросов вредных веществ в окружающую среду (при замещении традиционных энергоисточников).

Современные тенденции развития мировой ядерной энергетики

Мировая энергетика накопила опыт эксплуатации ядерных энергоустановок около ~13 500 реакторо-лет. По данным Международного агентства по атомной энергии (МАГАТЭ) и Всемирной ядерной ассоциации (WNA), в настоящее время в 30 странах мира эксплуатируется 436 ядерных реакторов суммарной установленной мощностью свыше 370 ГВт эл. («Новости мирового атомного рынка» 2009. № 5). В настоящее время ядерная энергетика обеспечивает около 16% объема производимой во всем мире электроэнергии.

Обзор зарубежного опыта строительства АЭС С начала 1990-х годов темпы строительства новых АЭС снизились по сравнению с предыдущим периодом. Некоторые развитые энергонасыщенные страны, такие как, Бельгия, Германия и Швеция стали проводить политику свертывания выработки электроэнергии на АЭС. Австрия, Дания и Ирландия также заявили о принятии политики, направленной против ядерной энергетики. Такое отношение к ядерной энергетике в немалой степени было обусловлено крупными авариями на АЭС «Три-Майл-Айленд» (США) и в Чернобыле (СССР), которые продемонстрировали недостаточный уровень безопасности АЭС первых поколений. Однако, несмотря на кризис в развитии ядерной энергетики в 90-х годах прошлого столетия не следует забывать о том, что она сохраняет свои позиции как один из основных мировых источников энергии.

Социально-экономические последствия сооружения АЭС Реализация мероприятий Программы позволит оптимально и сбалансировано использовать имеющиеся топливные и минеральные ресурсы, повысить экспортный потенциал страны, обеспечить экологическую чистоту энергетических технологий, развивать ядерные технологии для использования в различных отраслях экономики, обеспечить социально-экономическое развитие территорий Республики в регионах строительства атомных электростанций (АЭС), включая следующие социально-экономические последствия сооружения АЭС

Доля продукта деления в каждой фазе определяется температурой, кислородным потенциалом и термодинамической прочностью соединений. Поэтому при выборе содержания имитаторов продуктов деления были сделаны следующие допущения. Во-первых, предполагалось, что металлические включения состоят из Мо, Ru и Pd. Причем к содержанию молибдена добавлялось содержание Tc и Nb, а к содержанию Pd-родий. Такой подход был применен ко всем топливным композициям и основывался на близости свойств и поведения в топливе основного и добавленного компонента.

 Микроструктура образцов модельного топлива на основе UO2-Er2O3 (рис.3) была получена на сканирующем микроскопе “Camebax” при ускоряющем напряжении 20кэв и токе зонда 0,5-1,2 ηА. Структура таблетки на боковой и торцевой поверхности практически одинакова. Хорошо видны границы зерен. Размер зерен колеблется от 3 до 40мкм. Средний размер в таблетках всех партий изменялся в пределах 12-16мкм.

В определенный момент они становятся функционально непригодны для нормальной работы реактора и подлежат удалению из него. Реактор ВВЭР мощностью 1000 МВт является источником 30 т ОЯТ ежегодно. Отработавшее топливо обычно перегружается из активной зоны с помощью специальной перегрузочной машины в бассейны выдержки, где хранится в течение 3-5 лет, при этом существенно снижается радиоактивность и тепловыделение, становится возможным вывоз ОЯТ с площадки АЭС. ОЯТ транспортируется на завод РТ-1 или РТ-2 для переработки или длительного хранения.
Источником энергии реактора служит процесс деления тяжелых ядер