Анализ текущей ситуации в энергетике Российской Федерации Наука в атомной сфере

Атомная промышленность и наука в атомной сфере

Изоляцию жидких РАО от биосферных процессов в глубинных пластах-коллекторах следует рассматривать как инновационную природоохранную технологию. Выбор места строительства новых АЭС в оптимальных для этой технологии геологических условиях повысит экологическую безопасность и позволит значительно снизить экономические затраты на всех этапах "жизни" АЭС.

Проблема достижения конкурентоспособности быстрых реакторов в современных условиях выходит на первый план. К настоящему времени можно считать установленным, что быстрые реакторы с натриевым теплоносителем имеют большой потенциал технико-экономического совершенствования. Определены основные направления улучшения их экономических характеристик при одновременном повышении уровня безопасности. К их числу относятся:

повышение единичной мощности реактора и основных компонентов энергоблока;

совершенствование конструкции основного оборудования;

переход на закритические параметры пара с целью увеличения термодинамического КПД цикла преобразования тепловой энергии;

оптимизация системы обращения со свежим и отработавшим топливом;

увеличение глубины выгорания ядерного топлива;

создание активной зоны с высоким внутренним коэффициентом воспроизводства (до КВ≈1);

увеличение срока службы до 60 и более лет.

Совершенствование отдельных видов оборудования, как показали конструкторские проработки, выполненные в ОКБМ, может оказать весьма существенное влияние на улучшение технико-экономических показателей и реакторной установки, и энергоблока в целом. Например, проработки по совершенствованию системы перегрузки реактора БН-1800 показали возможность значительного уменьшения металлоемкости этой системы. Замена модульных парогенераторов на корпусные оригинальной конструкции позволяет значительно уменьшить площадь, объем и материалоемкость парогенераторного отделения энергоблока.

Влияние мощности реактора и технологического совершенствования оборудования на металлоемкость и уровень капитальных затрат можно видеть из табл.2.

Таблица 2. Эволюция удельных экономических показателей реакторных установок типа БН

ЯЭУ «Топаз-1» разрабатывалась для спутников радиолокационной разведки, «Топаз-2» – для космических аппаратов системы непосредственного телевизионного вещания из космоса.

Параметр

БН-600 (эксплуати-руется)

БН-800 (строится)

БН-1800 (концептуальный проект)

Мощность реактора, МВт:

тепловая

электрическая

1470

600

2100

880

4000

1780

Удельные затраты металла по реакторной установке, отн.ед.

1

0,7

0,33

Удельные кап.вложения в сооружение одноблочной АЭС, отн.ед.

1

0,9

0,48

Реализация потенциала технико-экономического совершенствования быстрых реакторов, естественно, потребует определенных усилий со стороны научных и проектных организаций и промышленных предприятий. Так, для увеличения глубины выгорания ядерного топлива потребуется разработка и освоение производства более радиационно-стойких конструкционных материалов активной зоны реактора. Работы в этом направлении в настоящее время ведутся.

Избыток нейтронов в быстрых реакторах и их энергетический спектр, в котором делятся все трансурановые элементы (актиноиды), образующиеся в ядерном топливе, позволяют осуществить в них эффективное «сжигание» наиболее опасных и долгоживущих радионуклидов из отходов топливного цикла. Это имеет принципиальное значение для решения проблемы обращения с радиоактивными отходами атомной энергетики. Дело в том, что период полураспада актиноидов далеко выходит за рамки имеющихся научных данных, используемых для обоснования сроков стабильности геологических формаций, рассматриваемых в настоящее время в качестве мест окончательного захоронения радиоактивных отходов. Поэтому замкнутый топливный цикл с выжиганием актиноидов и трансмутацией долгоживущих продуктов деления в короткоживущие открывает возможность радикального решения проблемы захоронения радиоактивных отходов атомной энергетики. Кроме этого, переработка облученного ядерного топлива в таком цикле позволяет многократно уменьшить физический объем радиоактивных отходов, подлежащих захоронению.

Таким образом, формирование структуры атомной энергетики, включающей, наряду с «тепловыми», быстрые реакторы-бридеры, работающие в замкнутом топливном цикле, позволит создать безопасную энерготехнологию, в полной мере отвечающую требованиям устойчивого развития человеческого общества.

Существует образное выражение, что мы живем в эпоху трех «Э»: экономика, энергетика, экология. При этом экология как наука и образ мышления привлекает все более и более пристальное внимание человечества. Экологию рассматривают как науку и учебную дисциплину, которая призвана изучать взаимоотношения организмов и среды во всем их разнообразии. При этом под средой понимается не только мир неживой природы, а и воздействие одних организмов или их сообществ на другие организмы и сообщества. В настоящее время термин «экология» существенно трансформировался. Она стала больше ориентированной на человека в связи с его исключительно масштабным и специфическим влиянием на среду. Сказанное позволяет дополнить определение «экологии» и назвать задачи, которые она призвана решать в настоящее время. Современную экологию можно рассматривать как науку, занимающуюся изучением взаимоотношений организмов, в том числе и человека, со средой, определением масштабов и допустимых пределов воздействия человеческого общества на среду, возможностей уменьшения этих воздействий или их полной нейтрализации. В стратегическом плане - это наука о выживании человечества и выходе из экологического кризиса, который приобрел глобальные масштабы - в пределах всей планеты Земля. Становится все более ясным, что человек очень мало знает о среде, в которой он живет, особенно о механизмах, которые формируют и сохраняют среду. Раскрытие этих механизмов - одна из важнейших задач современной экологии.

Проблемы энергетики Энергетика - это та отрасль производства, которая развивается невиданно быстрыми темпами. Если численность населения в условиях современного демографического взрыва удваивается за 40-50 лет, то в производстве и потреблении энергии это происходит через каждые 12-15 лет. При таком соотношении темпов роста населения и энергетики, энерговооруженность лавинообразно увеличивается не только в суммарном выражении, но и в расчете на душу населения.

Экологические проблемы гидроэнергетики Одно из важнейших воздействий гидроэнергетики связано с отчуждением значительных площадей плодородных земель под водохранилища. В России, где за счет использования гидроресурсов производится не более 20% электрической энергии, при строительстве ГЭС затоплено не менее 6 млн. га земель. На их месте уничтожены естественные экосистемы. Значительные площади земель вблизи водохранилищ испытывают подтопление в результате повышения уровня грунтовых вод.

Некоторые пути решения проблем современной энергетики Несомненно, что в ближайшей перспективе тепловая энергетика будет оставаться преобладающей в энергетическом балансе мира и отдельных стран. Велика вероятность увеличения доли углей и других видов менее чистого топлива в получении энергии. В этой связи рассмотрим некоторые пути и способы их использования, позволяющие существенно уменьшать отрицательное воздействие на среду. Эти способы базируются в основном на совершенствовании технологий подготовки топлива и улавливания вредных отходов.

Использование солнечной энергии через фотосинтез и биомассу

Состояние атомной энергетики характеризуется поступательным ростом энерговыработки АЭС, при улучшении характеристик безопасной эксплуатации энергоблоков. Атомные станции играют существенную роль в экономике страны. Мощные и весьма экономичные АЭС, расположенные в узловых точках энергетической сети и работающие в базовой части графика нагрузок, обеспечивают стабильную и устойчивую работу всей энергосистемы России.

Экологические преимучества атомной энергетики Источники излучений, действию которых мы все подвержены: естественная радиация, радиация при медицинских процедурах, искусственное облучение

Отработавшее ядерное топливо (ОЯТ) - это облученное топливо. Оно получается при плановом (обычно от двух до семи лет) облучении ядерного топлива в активной зоне реактора. По сравнению со свежим топливом в его составе меньше содержание урана-235 (поскольку он выгорает), зато накапливаются изотопы плутония, другие трансурановые элементы, а также осколки, или продукты деления - ядра средних масс. С течением времени изменяются также и физические характеристики конструкционных материалов тепловыделяющих сборок.
Источником энергии реактора служит процесс деления тяжелых ядер