0
4214
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.

Читайте также


Первая реакторная установка плавучего энергоблока «Академик Ломоносов» начала производить энергию

Первая реакторная установка плавучего энергоблока «Академик Ломоносов» начала производить энергию

Владимир Полканов

0
598
Дальневосточные субсидии сделают адресными

Дальневосточные субсидии сделают адресными

Глеб Тукалин

Механизм снижения энерготарифов в регионе нужно корректировать уже с 2019 года, считают эксперты

0
870
Будет ли Россия строить в Польше АЭС

Будет ли Россия строить в Польше АЭС

Анастасия Башкатова

За мирный атом разворачивается жесткая конкурентная борьба

0
1854
Эксперты МАГАТЭ оценили работу "Росэнергоатома" на отлично

Эксперты МАГАТЭ оценили работу "Росэнергоатома" на отлично

Владимир Полканов

Опыт концерна поможет повысить ядерную безопасность в глобальном масштабе

0
978

Другие новости

Загрузка...
24smi.org