0
4054
Газета Печатная версия

12.09.2006

Инновации в атомной энергетике

Николай Пономарев-Степной

Виктор Цибульский

Об авторе: Николай Пономарев-Степной - вице-президент РНЦ "Курчатовский институт", академик; Виктор Филиппович Цибульский - кандидат технических наук, ведущий научный сотрудник РНЦ "Курчатовский институт".

Тэги: ресурс, энергия, уран, атом


ресурс, энергия, уран, атом Типичный пейзаж атомной электростанции.
Фото Petra Soft

Рост напряженности на энергетических рынках в последние годы не временное явление. Душевое потребление энергии в мире существенно выравнивается между развитыми и развивающимися странами. Если предположить, что равновесие будет достигнуто при современном уровне потребления в развитых странах, то общее производство энергоресурсов потребуется увеличить как минимум в три раза, без учета роста населения в мире.

Именно с такой позиции и имеет смысл обсуждать перспективы развития атомной энергетики (АЭ) и необходимость ее крупномасштабного развития. Говоря об АЭ, обсуждая ее перспективы, часто акцентируют внимание на освоенных к настоящему времени технологиях, которые в качестве ядерного топлива используют уран-235 (его содержание в природном уране менее одного процента). В такой постановке АЭ с точки зрения ее обеспеченности ресурсами топлива мало отличается от традиционных технологий, сжигающих органическое топливо. Только задействовав в значительном объеме ресурс природного урана, можно с достаточным основанием говорить о практически неограниченной сырьевой базе, о самообеспечении АЭ топливом.

Среди различных типов ядерных реакторов есть такие, в которых наряду с производством энергии дополнительно производится и новый делящийся изотоп (плутоний или уран-233), причем в большем количестве, чем было сожжено исходного. Такие реакторы – реакторы на быстрых нейтронах – получили название «реакторы-размножители» (бридеры). Несколько реакторов такого типа было построено в разных странах в 80-х годах прошлого века. В настоящее время в России работает реактор БН-600 (мощностью 600 МВт, который можно рассматривать как прототип этого направления. Это инновационное направление реакторных технологий, присутствующее в очень скромном масштабе, должно стать основной составляющей будущей структуры ядерной энергетической системы. Однако сам по себе реактор-размножитель не решает проблемы обеспечения топливом АЭ. Образовавшееся в реакторе-размножителе новое ядерное горючее необходимо выделить при переработке отработанного ядерного топлива (ОЯТ) и изготовить из него свежее топливо для использования как в этих же реакторах-размножителях, так и в энергетических реакторах других типов. В структуре АЭ реакторы других типов необходимы для удовлетворения запросов разнообразных потребителей. Переработка ОЯТ и замыкание ядерного топливного цикла не только решает проблему снабжения топливом АЭ, но и сокращает объем отходов, подлежащих долговременному хранению или захоронению, и способствует решению проблемы конечной стадии ядерного топливного цикла.

Чтобы оказать заметное влияние на потребление природных ресурсов, реакторы-размножители должны занять значительную долю в энергосистеме. Например, согласно одному из прогнозов МАГАТЭ, к середине столетия установленная мощность АЭС в мире должна составлять около 2000 ГВт (примерно 35% от общего производства электроэнергии), а к концу столетия – около 5000 ГВт (около 60%).

Понятно, что при больших масштабах АЭ внешняя энергетическая система неизбежно потребует адаптации АЭ к своим структурным потребностям. Надо будет приспособить мощностной ряд и условия эксплуатации АЭС к возможностям энергетических сетей и масштабам потребления. В этом направлении перспективу имеют инновационные технологии реакторов малой и средней мощности, которые могут включиться в локальные электрические сети, а также обеспечить потребности автономных потребителей в тепле и пресной воде. Реализация этого направления технически базируется на огромном опыте судовых установок.

Исходя из сегодняшних оценок ресурсных ограничений по урану для реализации ядерно-энергетического развития, соответствующего требованиям энергетической безопасности, необходима многокомпонентная структура ядерно-энергетической системы с расширенным воспроизводством топлива, замкнутым топливным циклом и реакторами различных типов.

ВВЭР-440, ВВЭР-1000, РБМК - построенные реакторы, которые снимаются с эксплуатации по мере исчерпания ресурса;
ВВЭР-2010 - реакторы, строящиеся по усовершенствованному проекту;
ВПБР - инновационные реакторы для региональных атомных станций;
БН - инновационные реакторы на быстрых нейтронах , обеспечивающие расширенное воспроизводство топлива;
ВТГР - инновационные реакторы═ для технологического применения, в том числе для производства водорода.
═Источник: РНЦ «Курчатовский институт»
ЛВР – легководные реакторы;
РРТ – реакторы – размножители топлива;
ВТГР – высокотемпературные газоохлажденные реакторы.
═Источник: РНЦ «Курчатовский институт»

Влияние цен на нефть на экономику регионов мира

Регион Европа Япония США Китай
Критическое изменение цен 1,3–1,35 1,35–1,45 1,6–1,7 2,0–2,2

Согласно таблице, пока мировая экономика справляется с существующей динамикой цен. Однако важно оценить их уровень, который окажется критическим для экономики различных регионов. Если предположить, что цены изменятся одномоментно и при этом не произойдет значительного перераспределения финансовых потоков, то произойдет критическое изменение цен.
Источник: РНЦ «Курчатовский институт»

Потребности в природном уране при развитии АЭ

2005 2030 2050 2100
Доля АЭ от общего производства электроэнергии, % 15 27 35 54
Годовой расход природного урана (реакторы традиционного типа), тыс. тонн/год 55 180 266 665
Годовой расход природного урана (тепловые реакторы + бридеры), тыс. тонн/год 55 99 97 42

В таблице представлено сравнение для двух вариантов развития АЭ:
–═сценарий с тепловыми реакторами традиционного типа;
–═сценарий с постепенным внедрением реакторов-размножителей (начиная с 2020 года), с ростом их доли в АЭ к концу века до 70%;
Из представленных данных видно, что крупномасштабная АЭ в условиях ограниченных ресурсов экономически приемлемого природного урана обязательно потребует внедрения бридеров и организации замкнутого топливного цикла. Масштаб и темпы развития АЭ будут определяющими факторами в выборе конкретных технических решений.
═Источник: РНЦ «Курчатовский институт»


Оставлять комментарии могут только авторизованные пользователи.

Вам необходимо Войти или Зарегистрироваться

комментарии(0)


Вы можете оставить комментарии.


Комментарии отключены - материал старше 3 дней

Читайте также


Зачем нужен эталонный принцип регулирования

Зачем нужен эталонный принцип регулирования

Виталий Королев

Цель принимаемых решений связана со снижением тарифной нагрузки на потребителей энергоресурсов

0
1856
Глобалисты за круглым столом

Глобалисты за круглым столом

Борис Николаев

Перспективы развития мировой энергетики оценили лауреаты премии "Глобальная энергия"

0
1325
Ставка на ветроэнергетику

Ставка на ветроэнергетику

Кирилл Астахов

Участие РФ в крупнейших специализированных международных выставках и саммитах все заметнее

0
1508
Киргизия хочет продавать воду соседям

Киргизия хочет продавать воду соседям

Виктория Панфилова

Бишкек предлагает странам Центральной Азии совместно использовать энергоресурсы

0
2400

Другие новости

Загрузка...
24smi.org