аэс зачем они нужны

Почему нужна атомная энергетика?

Сравнительная статистика видов генерации электроэнергии

* При условии использования новых технологий – реакторов на быстрых нейтронах и переработки облученного топлива
** По данным Forbes, 2012
*** Эти показатели зависят от множества условий, поэтому приведены для ориентировки. Не учтены также выбросы, относящиеся к добыче/транспортировке топлива и производству оборудования. Если приплюсовать их, то минимальное выделение углекислого газа – у ГЭС и АЭС.
**** По данным МАГАТЭ (Nuclear power & Sustainable Development, 2016)

Развитие человеческого потенциала

Покорение и развитие ядерных технологий – сложный и насыщенный вызовами путь, который полностью включает в себя самые передовые научные, инженерные, организационные, культурные и экологические достижения, позволяющие нашей цивилизации успешно продвигаться вперед, включая возможность освоения и колонизации других планет и звезд.

Чистый воздух и атмосфера

Атомная энергетика не загрязняет атмосферу и не производит парниковых газов, из-за которых стремительно ухудшается климат на нашей планете, загрязняется почва и повышается кислотность океанов.

Угольные и газовые электростанции, в свою очередь, используют атмосферу для неконтролируемого и бесплатного сброса своих отходов, которыми мы все дышим.

Минимальное воздействие на экологическую среду

АЭС являются самым экологически чистым способом производства электроэнергии в промышленных масштабах.

В настоящее время атомная отрасль обладает всеми необходимыми технологиями для безопасного и эффективного обращения с радиоактивными отходами, такими как:

Развитие науки, экономики и рост других отраслей

Строительство АЭС обеспечивает экономический рост и появление новых рабочих мест – 1 рабочее место при сооружении АЭС создает более 10 рабочих мест в смежных отраслях.

Развитие атомной энергетики также способствует росту научных исследований и объемов экспорта высокотехнологичной продукции, развивает множество других отраслей и сфер деятельности человека.

Базовая генерация для стабильной энергосети

Атомные станции надежно производят электроэнергию 24 часа в сутки, вне зависимости от погодных условий.

Огромная энергоемкость и сохранение биоразнообразия

Производство электроэнергии, тепла и других продуктов на АЭС занимает небольшую площадь, позволяя сохранить многие территории и экосистемы от их дальнейшего изменения человеком.

1 килограмм урана с обогащением до 4%, используемого в ядерном топливе, при полном выгорании выделяет энергию, эквивалентную сжиганию примерно 100 тонн высококачественного каменного угля или 60 тонн нефти.

Повторное использование топлива

Расщепляющийся материал (уран-235) выгорает в ядерном топливе не полностью и может быть использован снова после регенерации, в отличие от золы и шлаков органического топлива.

В перспективе возможен полный переход на замкнутый топливный цикл, что означает практически полное отсутствие отходов.

Источник

Немного об АЭС

Несмотря на то, что долгие годы не утихают споры вокруг атомных электростанций, большинство людей мало представляют себе, что это вообще за зверь, хотя наверняка знают какую-нибудь легенду про АЭС. В статье я попытаюсь в общих чертах рассказать, как это все работает. Каких-то тайн и разоблачений ждать не стоит, но, надеюсь, кто-нибудь узнает для себя что-то новенькое.

Все фотографии взяты из открытых источников. В статье будет описываются реакторы типа ВВЭР (водо-водяные энергетические реакторы), как самые распространенные.

Принцип работы

В активную зону реактора загружены тепловыделяющие сборки, состоящие из пучка циркониевых тепловыделяющих элементов (ТВЭЛов), заполненных таблетками двуокиси урана.

Тепловыделяющая сборка в натуральную величину

Реактор с загруженными тепловыделяющими сборками

В ходе протекания цепной реакции выделяется большое количество энергии в виде тепла, которое нагревает теплоноситель первого контура — воду, которая подается снизу в активную зону реактора с помощью главных циркуляционных насосов (ГЦН). Нагреваясь до температуры 322 °С вода поступает в парогенератор (теплообменник), где, пройдя по тысячам теплообменных трубок и отдав часть тепла воде второго контура, вновь поступает в активную зону. Так как давление второго контура ниже, вода в парогенераторе вскипает, образуя пар с температурой 274°С, который поступает на турбину. Поступая в цилиндр высокого давления, а затем в три цилиндра низкого давления, пар раскручивает турбину, которая, в свою очередь, вращает генератор, вырабатывая электричество. Отработанный пар поступает в конденсатор, в котором он, как нетрудно догадаться, конденсируется с помощью холодной воды из пруда-охладителя или градирни и вновь возвращается в парогенератор с помощью питательных насосов.

Турбинное отделение и сама турбина

Такая сложная двухконтурная система создана для того, чтобы оградить оборудование (турбина, конденсатор), а также окружающую среду от попадания радиоактивных частиц из первого контура, появление которых возможно из-за коррозии оборудования, наведенной радиоактивности, а также разгерметизации оболочек ТВЭЛов.

Брызгальный бассейн охлаждения резервных дизельных генераторов и систем безопасности

Управление блоками осуществляется из блочного щита управления, который обычно завораживает простого обывателя обилием «огоньков, крутилок и кнопочек».

Расположен он в реакторном отделении, но в «чистой зоне» и на нем постоянно находятся: ведущий инженер по управлению реактором, ведущий инженер по управлению турбинами, ведущий инженер по управлению блоком и начальник смены блока.

Вокруг атомной станции организуется зона наблюдения (та самая тридцатикилометровая зона), в которой ведется постоянный мониторинг радиационной обстановки. Также существует санитарно-защитная зона радиусом 3 км (зависит от проектной мощности АЭС), в которой запрещено проживание людей, а также ограничена сельскохозяйственная деятельность.

Внутренняя территория АЭС разделена на две зоны: зона свободного доступа (чистая зона), где воздействие радиационных факторов на персонал практически исключено, и зону контролируемого доступа (ЗКД), где возможно воздействие радиации на персонал.

Доступ в ЗКД разрешен далеко не всем и возможен только через помещение санпропускника, после процедуры переодевания в спец. одежду и получения индивидуального дозиметра. Доступ в гермооболочку, в которой расположены сам реактор и оборудование первого контура, при работе реактора на мощности вообще запрещен и возможен лишь в исключительных случаях. Получаемые дозы работников АЭС строго фиксируются и нормируются, хотя фактическое облучение при нормальной работе реактора в сотни раз меньше предельных доз.

Дозиметрический контроль на выходе из ЗКД

Выбросы

Наверное, самое большое число слухов и домыслов ходят вокруг выбросов атомных станций. Выбросы действительно есть и происходят они, в основном, через вентиляционные трубы — это те самые трубы, которые стоят возле каждого энергоблока и никогда не дымят. По большей части, в атмосферу попадают инертные радиоактивные газы — ксенон, криптон и аргон.
Но перед сбросом в атмосферу воздух из помещений АЭС проходит систему сложных фильтров, где удаляется большая часть радионуклидов. Короткоживущие изотопы распадаются еще до того, как газы достигнут верха трубы, еще больше снижая радиоактивность. В итоге, вклад в естественный радиационный фон газоаэрозольных выбросов АЭС в атмосферу незначителен и им вообще можно пренебречь. Поэтому атомная энергия является одной из самых чистых, в сравнении с другими электростанциями. В любом случае, все радиоактивные выбросы атомных станций строго контролируются экологами и разрабатываются способы дальнейшего их снижения.

Безопасность

Все системы атомной станции проектируются и работают с учетом многочисленных принципов безопасности. Например, концепция глубоко эшелонированной защиты подразумевает наличие нескольких барьеров на пути распространения ионизирующего излучения и радиоактивных веществ в окружающую среду. Очень похоже на принцип Кащея Бессмертного: топливо сгруппировано в таблетки, которые находятся в циркониевых ТВЭЛах, которые помещены в стальной корпус реактора, который помещен в железобетонную гермооболочку. Таким образом, разрушение одного из барьеров компенсируется следующим. Делается все, чтобы при любой аварии радиоактивные вещества не вышли за пределы зоны контролируемого доступа.

Также, все системы имеют двух- и трехкратное резервирование, в соответствии с принципом единичного отказа, по которому система должна бесперебойно выполнять свои функции даже при отказе любого ее элемента. Вместе с этим применяется принцип разнообразия, то есть использования систем, имеющих разные принципы работы. Например, при срабатывании аварийной защиты в активную зону реактора падают стержни-поглотители и в теплоноситель первого контура дополнительно впрыскивается борная кислота.

Энергоблоки регулярно выводятся в планово-предупредительные ремонты (ППР), в периоды которых происходит перегрузка топлива, а также производится диагностика, ремонт и замена оборудования, модернизация оборудования. Один раз в четыре года работающий энергоблок выводится в капитальный ППР с полной выгрузкой ядерного топлива из активной зоны реактора, обследованием и испытанием внутрикорпусных устройств, а также испытания корпуса реактора на прочность.

На работу некоторых систем безопасности можно посмотреть на интерактивной презентации с сайта Росэнергоатома.

А можно виртуально побродить по Балаковской АЭС.

Источник

Как страх перед атомной энергетикой вредит окружающей среде

Майкл Шелленбергер — американский эколог, основатель некоммерческих организаций Breakthrough Institute и Environmental Progress, автор бестселлеров «Смерть экоактивизма» и «Полюби своих монстров». В начале президентского правления Барака Обамы был в числе экологов, формировавших политику США в области возобновляемых источников энергии. Впоследствии критически оценил инициативы, сторонником которых являлся, и радикально пересмотрел свои взгляды. В настоящее время Шелленбергер является сторонником атомной энергетики и регулярно выступает в крупнейших американских СМИ с критикой экологической повестки, которую проводят политики и корпорации.

Майкл Шелленбергер в своем выступлении 2016 года на TED, которое он назвал «Как страх перед ядерной энергией наносит вред окружающей среде», рассказывает, почему восприятие атомной энергетики как потенциально самой опасной вредит планете сильнее, чем сами атомные электростанции. Вот главные тезисы выступления (с обновленными данными на 2020).

Баланс разных источников энергии меняется незначительно

За последние 20 лет объемы чистой энергии увеличились в два раза. Это энергия, полученная из экологически чистых источников — гидроэлектроэнергия, атомная, солнечная, ветровая, геотермальная, приливная, энергия биомассы. Однако ее доля в общем объеме добытой энергии осталось прежней и даже немного сократилась — с 36% в 1999 году до 35% в 2018 году.

Дело в том, что индустрия ископаемого топлива развивается быстрее индустрии чистой энергии. Многие бедные страны все еще используют дрова, навоз и уголь в качестве основного топлива.

Доля альтернативных возобновляемых источников за последние 20 лет росла — с 1% до 9% в 2018 году, а атомные электростанции, наоборот, закрывались — доля этого источника энергии сократилась с 17% до 10% за тот же период.

Солнечная и ветряная энергия нестабильна, ее можно получать только 10—30% времени, когда достаточно светит солнце и дует ветер. А больницам, домам, городам и заводам энергия нужна постоянно. И хотя в последнее время аккумуляторы существенно улучшились, они не так эффективны, как электрическая сеть.

Каждый раз, заряжая и разряжая аккумулятор, мы теряем около 20-40% энергии.

Межправительственный комитет ООН по вопросам климата (IPCC) изучил содержание CO₂ во всех видах топлива. Атомная энергетика оказалась одной из самых экологически чистых. При этом атомная электростанция может быть задействована 92% времени.

Почему мы боимся атомных электростанций?

Атомная энергия кажется хорошим решением в борьбе с изменением климата. Но есть одна большая проблема — людям она не нравится. Согласно опросу Ipsos 2014 года, атомная энергия — одна из наименее популярных. Всего 28% опрошенных отдали предпочтение атомной энергетике. Даже к нефти люди относятся лучше (30%). Больше всего люди доверяют солнечной (85%) и ветровой энергии (78%).

Крупнейшие развивающиеся страны Индия и Китай строят новые атомные электростанции, в то время как в развитых странах происходит сокращение атомной энергетики. По оценкам Шелленбергера, из-за этого мир может потерять в четыре раза больше чистой энергии, чем за последние десять лет.

Можно ли сделать атомную энергию безопасной?

Сложно сделать атомную энергию еще более безопасной, чем она есть сейчас. Согласно исследованию одного из крупнейших медицинских журналов Lancet, атомная энергия — самая безопасная среди всех остальных источников энергии. Она безопаснее ветряков и солнечных панелей.

Рассмотрев данные об авариях в Фукусиме и Чернобыле, ВОЗ обнаружила, что бòльшая доля вреда была вызвана паникой.

Ядерная катастрофа в Фукусиме занимает второе место по тяжести последствий. Выброс радиации был намного меньше, чем в Чернобыле. От облучения после Фукусимы нет смертельных случаев. Погибли 1,5 тыс. человек, которых вытащили из домов престарелых и больниц. Они получили большую дозу радиации только потому, что их перемещали на большое расстояние. Во многом это стало следствием общей паники.

Для человека, живущего в большом городе вроде Лондона, Берлина или Нью-Йорка, риск смертности увеличивается на 2,8% только от загрязнения воздуха. Для тех, кто живет рядом с курильщиками — на 1,7%. Для ликвидаторов аварии в Чернобыле, которые получили дозу радиации 250 миллизиверт, она увеличилась на 1%.

Для сравнения, топливная энергетика создает неконтролируемые отходы в виде выбросов парниковых газов — от них умирают 7 млн человек в год. Поэтому сокращение топливной энергетики в пользу атомной уже спасло жизни 1,8 млн человек. К какому выводу пришел климатолог Джеймс Хансен.

А что насчет отходов? Отходов атомной энергетики мало. Если взять ядерные отходы за всю историю США и наполнить ими футбольный стадион, их высота будет всего 6 метров. Отходы хранятся в специальных изолированных контейнерах, и они постоянно под наблюдением. К тому же, сейчас ведутся разработки по использованию ядерных отходов в качестве топлива.

Полную версию выступления Майкла Шелленбергера можно посмотреть на TED c русскими субтитрами:

Источник

Вечная энергия. Как российские атомщики спасают планету и меняют мир

А томная промышленность появилась в нашей стране более 75 лет назад, моментально став одним из локомотивов ее развития. Сегодня «Росатом» генерирует около 20 процентов электрической энергии в России. Атомные станции дают свет в миллионы жилых домов, тысячи школ и сотни заводов. Но время не стоит на месте. В XXI веке атомная энергетика приобретает все большее значение на фоне глобального потепления и сокращения запасов природных ресурсов. Как российская атомная отрасль помогает решать вопросы экологии и сохранения климата? Будет ли создан неисчерпаемый источник энергии и какие технологии изменят атомную промышленность? Ответы на эти и другие вопросы — в первом тексте совместного проекта «Ленты.ру» и Homo Science.

Точкой отсчета истории российской атомной промышленности принято считать 1945 год. Именно тогда был создан специальный орган при Государственном комитете обороны СССР, отвечавший за работы по урану. Власти Союза быстро поняли: за атомной промышленностью будущее. В ее развитие тут же начали вкладывать огромные деньги и собирать лучших специалистов страны для работы на секретных проектах.

Результаты не заставили себя ждать — один за другим были реализованы сразу несколько прорывных проектов. В 1946 году впервые на Европейском континенте осуществлена самоподдерживающаяся цепная реакция деления урана — произошло это в реакторе Ф-1. Руководил проектом лично Игорь Курчатов. А всего через три года на Семипалатинском полигоне прошли успешные испытания первого советского ядерного заряда («Изделия 501»). Так СССР стал полноценной ядерной державой.

Впрочем, уже тогда было понятно: атомная промышленность нужна не только для военных, но и для гражданских целей. В 1949 году Советы запускают первый в Европе исследовательский тяжеловодный реактор ТВР. Благодаря этому произошло множество открытий в физике и технике ядерных реакторов. А в 1954 году в Обнинске заработала первая в мире промышленная гражданская атомная электростанция, получившая реактор с говорящим названием АМ-1 — «атом мирный».

Во-первых, для жителя крупного города гораздо опаснее загрязнение воздуха от предприятий и углеродных электростанций, тогда как воздействие АЭС на окружающую среду в разы ниже.

Во-вторых, ядерные отходы, которые были получены за всю историю работы атомной отрасли США, где работает крупнейший в мире парк АЭС, можно было бы разместить в герметичных контейнерах высотой шесть метров, занимающих площадь размером с один футбольный стадион, так что их объемы не так велики, как кажется.

В-третьих, ядерные испытания запрещены и строго контролируются во всем мире. И как раз избыточный плутоний, извлеченный из ядерных боеголовок, сегодня перерабатывают для использования в качестве топлива для АЭС.

Вызовы XXI века

В отличие от солнечных и ветряных станций, у АЭС есть весомое преимущество: при сопоставимой мощности они занимают намного меньше места, чем ветропарки или солнечные станции.

Российская атомная промышленность нашла решение экологических проблем в концепции «зеленого квадрата», когда основными источниками энергии становятся солнце, ветер, вода и атом.

Российские АЭС, используемые вместо угольных или газовых станций, по оценкам, спасают планету от выбросов более 100 миллионов тонн парниковых газов. Это около семи процентов всех выбросов в России. В то же время в мировом масштабе АЭС предотвращают попадание в атмосферу миллиардов тонн парниковых газов.

В 2021 году «Росатом» вошел в первую пятерку рейтинга самых экологичных российских компаний по версии журнала Forbes. По словам генерального директора госкорпорации Алексея Лихачева, это стало возможным благодаря производству чистой атомной электроэнергии и развитию новых направлений.

Одним из них является вторичное использование отработавшего ядерного топлива (ОЯТ). В настоящее время в мире за весь период работы всех АЭС накопилось около 290 тысяч тонн отработавшего ядерного топлива. Однако объемы накоплений отходов угольных ТЭЦ в разы больше — в России они оцениваются в 1,5 миллиарда тонн и занимают 28 тысяч гектаров территорий. Лишь малая часть этих отходов — менее десяти процентов — используется повторно.

В отличие от угля, урановое топливо не выгорает до конца и может применяться для изготовления нового. Реализация этой технологии позволяет организовать замкнутый цикл использования ядерного топлива. При такой технологии практически отсутствуют отходы, и атомная энергетика будет обеспечена топливом на столетия вперед. Фактически об атоме можно говорить как о возобновляемом источнике энергии.

Реакторы на быстрых нейтронах относятся к четвертому поколению АЭС. Пока немногие страны способны освоить эти технологии. Среди преимуществ нового поколения реакторов — меньшее количество отходов и возможность воспроизводства топлива.

Специальный представитель «Росатома» по международным и научно-техническим проектам Вячеслав Першуков отметил, что в России уже идет переход к реакторам четвертого поколения:

Реакторы на быстрых нейтронах с натриевым теплоносителем уже работают на Белоярской АЭС — БН-600 и БН-800, так что переход на четвертое поколение уже состоялся. А первый реактор со свинцовым теплоносителем БРЕСТ-300 сооружается на площадке Сибирского химкомбината (СХК) в Северске

Однако для внедрения реакторов на быстрых нейтронах требуется доказать их экономическую целесообразность. По словам Першукова, они должны выйти на показатели стоимости электроэнергии ниже, чем у водо-водяных реакторов.

«Перед нами поставлена цель: выйти на 25-процентную долю атомной энергетики в энергобалансе страны. Но пока неясно, будет это обеспечено за счет новой (дополнительной) мощности, или атомные станции будут замещать углеродную генерацию — например, угольные блоки. Это зависит от темпов роста энергопотребления. К 2100 году мы ожидаем, что реакторы на быстрых нейтронах будут достаточно развиты, чтобы составлять основной парк атомной генерации», — объясняет Першуков.

Малый атом

Кроме строительства крупных АЭС, «Росатом» занимается еще одним важным направлением — атомными станциями малой мощности (АСММ). Подобно крупным АЭС, они не производят вредных выбросов в атмосферу и способны работать на земле и даже на воде. Их предназначение — генерация электроэнергии, выработка тепла и опреснение воды для удаленных населенных пунктов и промышленных объектов.

Россия имеет богатый опыт эксплуатации атомных станций малой мощности — Билибинская атомная теплоэлектроцентраль, действующая с 1974 года, обеспечивала электричеством около 80 процентов изолированной Чаун-Билибинской энергосистемы на Чукотке. В 2020 году ее начали выводить из эксплуатации, а в регионе заработала первая в мире плавучая атомная теплоэлектростанция (ПАТЭС) «Академик Ломоносов».

Судно имеет две реакторные установки, способные вырабатывать до 76 мегаватт, — этого достаточно для обеспечения энергией города с населением до 100 тысяч человек.

В планах «Росатома» — строительство четырех модернизированных плавучих энергоблоков (МПЭБ) установленной мощностью не менее 106 мегаватт каждый, которые обеспечат электроэнергией Баимский горно-обогатительный комбинат, создаваемый для освоения крупнейшего по оцененным запасам месторождения меди и золота на постсоветском пространстве.

Реализация еще одного проекта по строительству станции малой мощности, но уже в наземном варианте, должна вскоре начаться в Якутии.

В настоящее время над технологиями АСММ работают не только в России. Аналогичные разработки ведут в США, Канаде и странах Европы, с которыми Россия вступает в конкуренцию за потенциальных заказчиков малых АЭС, имея преимущество в виде уже работающей плавучей АЭС.

Премьер-министр Чехии Андрей Бабиш назвал именно малые АЭС оптимальным решением для строительства атомных мощностей в стране. Власти и бизнес в АСММ по сравнению с крупными АЭС привлекают меньший объем капитальных затрат, более высокая скорость строительства, снижение рисков при строительно-монтажных работах, возможности модульной компоновки и тестирования новых технологий.

У России, уже имеющей готовые решения малых АЭС, в том числе ПАТЭС — уникальный в своем роде проект, есть все шансы завоевать значительную долю мирового рынка АСММ.

Деньги из ветра

В «Росатоме» работают и над ветряными электростанциями. Так, общая установленная мощность всех введенных на сегодняшний день ветропарков компании «НоваВинд», подразделения «Росатома», составляет 660 мегаватт электроэнергии. Всего же с ввода в эксплуатацию в марте 2020 года первого ветропарка — Адыгейской ВЭС — ветропарки «НоваВинд» поставили в единую сеть России один миллион мегаватт-часов. Ключевые компоненты для них производятся в России: предприятие в Волгодонске Ростовской области выпускает генераторы, гондолы, ступицы и основания ветряных башен. В своем классе российская гондола для ВЭС оказалась самой легкой и компактной в мире.

Ветряные электростанции можно строить в самых отдаленных уголках страны, без развитой инфраструктуры, что является их неоспоримым преимуществом. Ветроустановки способны работать до 20 лет, практически не требуя обслуживания, — все параметры ВЭС могут контролироваться дистанционно.

Большой интерес к чистой электроэнергии проявляют предприятия, импортирующие свою продукцию в Евросоюз, где ожидается введение углеродного налога, и филиалы западных компаний в России. Среди них — фабрика «Нестле Пурина ПетКер», с 2020 года получающая электроэнергию с Адыгейской ВЭС.

До 2027 года «Росатом» планирует ввести ветростанций общей мощностью 1,7 гигаватта. Госкорпорация будет предлагать зарубежным заказчикам сотрудничество по разработке проектов в области ветроэнергетики. По словам гендиректора «НоваВинда» Александра Корчагина, одной из первых стран, где возможно строительство ВЭС по российскому проекту, может стать Вьетнам.

Зеленый носитель

Переход к зеленым источникам энергии сделал чрезвычайно важной и разработку накопителей, которые могли бы хранить энергию и отдавать ее в случае необходимости. Например, солнечные панели вырабатывают энергию лишь в дневное время, а пик ее потребления наступает после захода солнца. Ветряные станции тоже зависят от внешних условий, поэтому им требуется накопитель.

Любые электростанции в своей работе привязаны к спросу: производство и потребление происходят в моменте. Развитие технологий хранения энергии позволит эту проблему решить. Сейчас «Росатом» планирует построить в Калининградской области завод по производству накопителей энергии. Речь о литий-ионных аккумуляторах, которые могут применяться в электротранспорте.

Кроме того, что он не наносит вреда окружающей среде и хорош для нужд энергетики тем, что его можно производить при избытке энергии и сжигать при недостатке. Поэтому популярность водорода как зеленого носителя сегодня растет.

Например, в Евросоюзе планируют увеличить производство водорода до 1 миллиона тонн в 2024 году и до 10 миллионов тонн — в 2030-м. На развитие чистого железнодорожного транспорта Евросоюз выделил около 2 миллиардов евро и более 20 миллиардов — на развитие чистого городского.

Источник