Атомная энергетика в мире: Обзор состояния и перспектив
Атомная энергетика играет важную роль в современной энергетической системе, обеспечивая надежное и экологически чистое производство электроэнергии. Атомные электростанции (АЭС) являются важным источником производства электроэнергии во многих странах мира. В основе работы АЭС лежит процесс управляемой цепной реакции деления тяжелых ядер урана или плутония, в результате которого выделяется большое количество тепловой энергии.
АЭС характеризуются высокой эффективностью, низкими эксплуатационными затратами и практически полным отсутствием выбросов парниковых газов в атмосферу. Кроме того, атомная энергетика обеспечивает энергетическую независимость стран, не обладающих значительными запасами ископаемого топлива. В последующие десятилетия развитие ядерной энергетики набирало обороты.
Принцип работы атомной электростанции
Принцип работы атомной электростанции заключается в следующем:
- Ядерная реакция. В ядерном реакторе происходит управляемая цепная ядерная реакция деления тяжелых ядер, обычно урана или плутония.
- Выработка пара. Тепло, выделяющееся в результате ядерной реакции, используется для нагрева воды и получения пара высокого давления.
- Вращение турбины. Пар высокого давления подается на лопатки паровой турбины, заставляя ее вращаться.
- Выработка электроэнергии. Турбина, в свою очередь, вращает генератор, который преобразует механическую энергию в электрическую.
- Охлаждение и замкнутый цикл. Отработанный пар из турбины конденсируется в конденсаторе, а охлаждающая вода возвращается обратно в реактор, образуя замкнутый цикл.
Таким образом, атомная электростанция использует ядерную энергию для производства пара, который в свою очередь вращает турбогенератор и вырабатывает электричество. Реакторы на тепловых нейтронах (PWR, BWR, PHWR) используют замедлители для замедления нейтронов до тепловых энергий, что повышает вероятность деления ядер.
Лидеры атомной энергетики
В мире лишь три страны могут соревноваться в производстве реакторов и топлива для них - это Россия (вышедшая в технологические лидеры), США и Франция. Мировым лидером по использованию АЭС на 2015 г является Франция. Ее 58 энергоблоков вырабатывают около 80% всей электроэнергии.
Инвестиции в атомную энергетику
Инвестиции в атомную энергетику восстанавливаются. По итогам 2024 года глобальные инвестиции в атомную энергетику достигли $70 млрд. Эксперты прогнозируют, что ежегодные глобальные инвестиции в атомную энергетику увеличатся до более чем $210 млрд к 2035 году. Международное агентство по атомной энергии (МАГАТЭ) отмечает, что инновационные подходы к финансированию и политике регулирования рынка являются одним из способов повышения привлекательности инвестиций в новые АЭС. Значение ядерной энергетики широко признается во многих странах. Вместе с тем финансовые вопросы представляют собой одну из самых больших сложностей с точки зрения внедрения ядерной энергетики.
Роль России в мировой атомной энергетике
Россия занимает доминирующее положение в глобальных цепочках поставок технологий ядерных реакторов, согласно докладу, опубликованному 23 мая 2022 года Центром глобальной энергетической политики Колумбийского университета. «Росатом» занимает около 90% мирового рынка экспортного строительства атомных электростанций (АЭС) за рубежом. Об этом 21 мая 2025 года заявил генеральный директор госкорпорации Алексей Лихачев.
В Венгрии действует АЭС Пакш, построенная в конце 1980х гг. по советскому проекту. Это единственная АЭС в стране, расположенная в 100 км от г. Будапешта, в 5 км от г. Пакша. В 2009 г. парламент Венгрии одобрил строительство 2х новых энергоблоков с реакторами ВВЭР-1200, а в конце 2014 г. Росатом подписал контракты на данные энергоблоки. В июне 2019 г. В конце 2020 года на АЭС Пакш в Венгрии загружено российское ядерное топливо новой модификации. В ходе завершившегося планово-предупредительного ремонта (ППР) на энергоблоке №3 венгерской атомной электростанции (АЭС) Пакш в активную зону реактора ВВЭР-440 загружена партия свежего ядерного топлива, содержащая 18 топливных кассет новой модификации. В октябре 2020 г. в рамках подписанного в 2017 г. на заводе - изготовителе топлива для реакторов ВВЭР-440 Машиностроительном заводе в г.
Мифы и реальность об атомной энергетике
Атомная энергия в мире все чаще подвергается осуждению, о ней появляются новые мифы и байки. Этому часто способствуют «зеленые» организации, они с целью убеждения населения планеты пускают различные подчас откровенно лживые слухи, чтобы так или иначе опорочить АЭС. Как и в любой энергетической отрасли здесь есть свои плюсы и минусы[4][5]. Каждый житель Земли в результате воздействии естественного радиационного фона получает в среднем 300-500 миллибэр (мбэр) в год.
Существует мнение, что люди которые живут рядом с атомными станциями намного чаще болеют лейкимией, этот факт не доказан и это по сути неправда. Считается, что энергия ветра или волн более экологически чистая. Это также спорный вопрос, так как ветряные станции строятся часто по берегам водоемов, что уже нарушает экологический баланс. Часто говорят о том, что на Земле скоро иссякнет запас урана - это ложь. Урана на нашей планете больше, чем золота в целых 600 раз! По данным на 2015 г. его хватит ещё на пятьсот лет.
Часто спорят о стоимости атомной энергии. Десять процентов стоимости этой энергии составляет цена урана, его цена достаточно стабильна в отличии от нефти или газа. На 2015 г. Интересен миф о том что АЭС долго строить: в среднем время на строительство уходит примерно 5 лет. Дольше всего людей пугают, тем, что АЭС вырабатывают газы, которые наносят вред окружающей среде. Но по последним расчетам, они выделяют и содержат меньше углерода по сравнению с солнечной или же гидроэнергией.
Также, говорят о радиоактивных отходах, которые совсем скоро некуда будет девать! После теракта в США произошедшего 11 сентября 2001 г, когда самолеты врезались в башни близнецы, стали опасаться повторения подобных событий. Под объект потенциального риска попали конечно же существующие АЭС. После тщательного и всестороннего исследования был сделан вывод, что никакой транспортный или пассажирский самолет не способен нанести серьёзных повреждений таким станциям.
Первая в мире АЭС
26 июня отмечается 70 лет со дня запуска первой в мире атомной электростанции. В этот день в 1954 году маленькая АЭС, расположенная в городе Обнинске Калужской области, положила начало эпохе мирного использования атомной энергии. Экскурсоводы обращают внимание, что дома на территории предприятия построены в стиле сталинского ампира - довольно необычный выбор для промышленного объекта. Дело в том, что строительство станции проходило в условиях строжайшей тайны.
Следующей точкой маршрута становится реакторный зал, где сразу внимание привлекает огромная крышка. Принцип работы этого устройства, как и других атомных реакторов, можно сравнить с гигантскими паровыми двигателями. Только работают они не от сжигания угля, а благодаря энергии распада ядерного топлива. Выглядит это так: тепло от деления урана нагревает воду, превращая ее в пар. Хотя на момент создания первой в мире АЭС подобные реакторы в стране уже производили, однако важные отличия все же были. С этими особенностями связаны исследования и технологические прорывы, которых удалось достичь при создании устройства. В частности, у реактора АМ-1, как его назвали, было более 120 каналов, куда загружалось топливо - так называемые тепловыделяющие элементы (твэлы). К каждому стержню с топливом под давлением поступала вода.
Как рассказал Василий Мерзликин, мощность АЭС хотя и составляла всего пять мегаватт, такой энергии было достаточно, чтобы показать эффективность (например, снабдить электричеством небольшой поселок) и открыть путь к дальнейшему развитию технологии. Спустя два года станция перестала давать электричество и перешла в режим теплоснабжения. Здесь занимались разработками для космической отрасли, получали изотопы, создавали сплавы для советской полупроводниковой промышленности и устройства для малой энергетики. На станции отрабатывали технологии для будущего советского атомного флота, обучали экипажи первых атомных подлодок. Обнинская АЭС проработала почти полвека. За это время, отмечают эксперты, на ней не произошло ни единой аварии. В 2002 году реактор был остановлен.
В настоящее время в институте создают реакторы, способные работать на использованном ядерном топливе. В лабораториях института нас знакомят с необычными установками, на которых проводят исследования физики быстрых реакторов: БФС-1 и БФС-2.
Представители «Росатома» добавили, что в ближайшие годы Госкорпорация совместно с Национальным исследовательским ядерным университетом «МИФИ» планирует запустить в России образовательные лаборатории. В частности, на базе обнинского филиала вуза построят «Обнинск.Тех» - международный образовательный центр, в котором будут готовить будущих специалистов в области ядерной физики. Сегодня атомная отрасль считается одной из важнейших в нашей стране, а спектр применения ядерных технологий довольно широкий: от сельского хозяйства до медицины.
Перспективы развития
Перспективы развития ядерной энергетики выглядят весьма оптимистично. Международное сотрудничество в области ядерной безопасности, нераспространения и развития инновационных технологий также будет способствовать укреплению роли ядерной энергетики в глобальном энергетическом секторе.
В конце октября 2024 года швейцарский стартап Deep Atomic представил малый модульный реактор (SMR), предназначенный для использования в центрах обработки данных. Установка MK60 обладает электрической мощностью 60 МВт, благодаря чему, как заявляет разработчик, хорошо подходит для вычислений высокой плотности. 31 августа 2023 года премьер-министр Индии Нарендра Моди сообщил о том, что третий энергоблок атомной электростанции «Какрапар», который является крупнейшим созданным в стране реактором, заработал на полную мощность.