История развития и современное состояние атомной энергетики
История развития атомной энергетики в мире
Атомная энергетика (ядерная энергетика) представляет собой отрасль энергетики, занимающаяся производством тепловой и электрической энергии, преобразую ее из ядерной энергии. Энергия является одной из целей устойчивого развития ООН, которая заключается в предоставлении доступа к устойчивой, надежной и современной энергии для всех. Энергия является одним из важнейших компонентов, когда речь заходит о таких вопросах, как работа, изменение климата, безопасность, производство продовольствия и увеличение доходов. Устойчивая энергия — это возможность, которая меняет жизнь людей, стран и всей планеты. Согласно статистики, предоставленной ООН, до сих пор «каждый пятый человек на земле не имеет доступа к современному электричеству. 3 млрд человек для приготовления пищи и обогрева используют дерево, уголь и отходы животных. Энергетика является главной причиной изменения климата, так как на нее «приходится 60% всех выбросов парниковых газов»Электронный источник: http://www.un.org/sustainabledevelopment/energy/. Таким образом, одна из задач ООН состоит в сокращении выбросов углекислого газа путем использования биологически чистых альтернативных источников энергии.
Однако до сих пор возобновляемые источники энергии составляют незначительную долю в производстве и потреблении электроэнергии. «В настоящее время структура мирового энергопотребления такова: нефть — 36 % потребляемых энергоресурсов, уголь — 28 %, газ — 24 %, гидроэнергетика — 6 %, атомная энергетика — 6 %» Ядерные технологии: история, состояние, перспективы: Учебное пособие. / Андрианов А.А, Воропаев А.И….- М: НИЯУ МИФИ, 2012. — с.6. Как мы видим, до сих пор более 85% всех энергоресурсов приходится на ископаемые топлива и лишь по 6% на уран, плутоний и на водные ресурсы. Сюда также стоит добавить энергию солнца, ветра, приливов и отливов, геотермальные источники, энергию биомасс, которые в совокупности не превышают 1% всех энергоресурсов.
Проблема использования нефти, газа и угля заключается в сильном загрязнении атмосферы парниковыми газами, в число которых входят диоксид углерода, метан и оксид азота. «Обусловленные человеческой деятельностью выбросы диоксида углерода примерно на 85 % порождаются сжиганием ископаемого сырья. Большую часть этих выбросов дает нефть (около 40 %), остальное — уголь (около 39 %) и природный газ (около 20 %)»Ядерные технологии: история…с.11.Поэтому, в связи с глобальным потеплением, с существенным изменением климата и увеличением количества природных катастроф и аномалий экологический фактор начинает играть все более важную роль. В то же время атомная энергетика позволяет сократить выбросы парниковых газов и выступает в роли прогрессивной отрасли энергетики, которая сможет обеспечить страны необходимыми запасами энергии.
Космическая энергетика
... существующих сегодня технологиях.[4] 1.2 Космическая энергетика – энергетика будущего Может ли энергоснабжение, получаемое от космических источников энергии решить все энергетические проблемы человечества? Специалисты ... климата. В настоящее время энергопотребление по первичным источникам энергии (уголь, нефть, газ, атомная энергия, гидроэнергетика) составляет 16 ТВт. Если использовать существующие ...
История развития атомной науки тесно связано с именами выдающихся ученых XIX-XX вв.: В. Рентгеном, Беккерелем, Марией и Пьером Кюри, Резерфордом, Ирен и Фредериком Жолио-Кюри, Джеймсом Чедвиком, Энрико Ферми, Альбертом Эйнштейном, Георгием Флеровым, Игорем Курчатовым и другими. Сделанные этими учеными открытия, такие как обнаружение «x-лучей», открытие явлении радиации, радиоактивности урана, a, B, y-лучей, предложенная ядерная модель атома и др. — стали настоящим прорывом в ядерной физике и заложили фундамент для дальнейших исследований и разработок в сфере практического применения атома в военных и мирных целях.
Первой страной, которая преуспела в ядерных разработках, стали США. Именно они первыми смогли создать и испытать ядерную бомбу в 1945 году, а чуть позднее в 1946 г. запустить первые реакторы на быстрых нейтронах — «экспериментальный плутониевый реактор «Clementina», охлаждаемый ртутью»Ядерные технологии: история…с.53. Анализируя историю американской атомной энергетики, мы можем увидеть те противоречия развития данной отрасли, которые возникают и в настоящее время. «В 1953 г. президент США Эйзенхауэр выступил с инициативой «Atomsforpeace» в ООН» Там же. С.54.Впервые была предсказана опасность развития мировой атомной энергетики — в результате принятой резолюции Генеральной ассамблеи ООН в 1957 г. было образовано МАГАТЭ — международное агентство по атомной энергии, которое осуществляет контроль и координацию развития ядерной энергетики в мирных целях. В том же году были проведены Женевские конвенции, на которых страны-участницы: США, Россия, Англия, Франция, Индия и др., — предоставили рассекреченные данные о состоянии и развитииатомной энергетики.
В 1960-70-е гг. энергетическая политика США, проводимая под руководством американской Комиссии по атомной энергии во главе с Г. Сиборгом — ученым, открывшим плутоний, привела к созданию самой мощной системы атомной энергетики в мире «мощностью 100 ГВт» Там же..
Однако с конца 1970-х начинается замедление развития данной отрасли, связанное с инициативой президента Картера, которая привела к остановке строительства новых реакторов, замораживанию разработок замкнутого ядерно-топливного цикла (ЯТЦ), сворачиванию научных исследований в области реакторов на быстрых нейтронах. Подобная политика отбросила США на 20-30 лет в данных сферах атомной энергетики и усилило зависимость США от поставок нефти и газа, в том числе из нестабильного района Персидского залива.
В 1949 году на четыре года позже американцев было произведено успешное испытание ядерной бомбы в СССР благодаря огромному рывку, совершенному в сжатые сроки благодаря добытым сведениям советской разведки и работе физиков-ядерщиков. Несмотря на то, что США опередили СССР в создании атомной бомбы и реакторов, первая атомная электростанция (АЭС) была введена в эксплуатацию именно в СССР, в городе Обнинск в 1954 г. Затем АЭС появились в Великобритании и США — в 1956 и 1957 гг. соответственно. В 1959 г. заработала первая АЭС во Франции, в 1963 — в Японии, в 1966 — в Германии, в 1969 — в Индии, в 1977 — в Республике Корея (РК), в 1991 — в Китае и т.д.
Развитие атомной энергетики России: исторические этапы
... деятельности по использованию атомной энергии в СССР: научно-исследовательских работ, разведки месторождений и добычи урана в СССР и за его пределами, создание атомной промышленности, атомно-энергетических установок, ... развитие работ по военному и мирному использованию ядерной энергии (1945-1949); период расцвета ядерной науки и техники (1965-1985); упадок атомной энергетики, заморозка всех атомных ...
С построением первых атомных электростанций данная отрасль промышленности начала развиваться высокими темпами. Можно выделить следующие факторами, обусловившие быстрый рост атомной энергетики:
Послевоенное восстановление экономики требовало увеличенного производства электроэнергии
В полуразрушенной Европе, СССР и Японии шло активное восстановление всех промышленных объектов, разрушенных во время войны, строительство в городах и сельской местности.
Нефтяной кризис в 1970-х гг.
Речь идет об одном из крупнейших энергетических кризисов за всю историю, произошедшем в 1973 г., когда все арабские государства-члены ОАПЕК вместе с Египтом и Сирией ввели «нефтяное эмбарго» на экспорт «черного золота» в страны, поддержавшие Израиль в арабо-израильском конфликте. Прежде всего данная мера была направлена против США и стран Западной Европы. За один год цена на нефть выросла в 4 раза, составив 12$ за баррель. Этот кризис отчетливо продемонстрировал уязвимость экономик развитых стран от цен на сырье и послужил толчком для более интенсивного развития атомной энергетики.
Серьезная поддержка государства.
Атомная энергетика являлась и продолжает оставаться одной из ключевой стратегической отраслью в экономике сильных держав, в связи с чем осуществлялось масштабное государственное финансирование и субсидирование, которое выражалось в госзаказах, низких налоговых пошлин и других льготах. Стоит подчеркнуть тот факт, что до сих пор большинство АЭС (86,2%) в мире принадлежат государству, и лишь незначительная их часть коммерческим компаниям (13,8%).
Только во «Франции процент коммерческих атомных реакторов составляет 73%, в остальных же странах он не превышает 40%, для сравнения — в РК — 28%, в России — 18%, в США — 20%»John E. Kelly. International Perspective on the Future of Nuclear Power.MajuhariMesse, Chiba, Japan. 2015.С.3.
Тем не менее наряду с положительными факторами существовали отрицательные, которые тормозили развитие атомной энергетики и которые до сих пор оказывают влияние на политику ряда стран в этой отрасли:
Высокие затраты на АЭС
Радиофобия
Страх перед атомным оружием
С момента сброса атомной бомбы на Хиросиму и Нагасаки прошло не так много времени, и люди помнили, к каким последствиям приводит атомный взрыв.
«Инцидент на американской АЭС «Три-Майл-Айленд» в 1979 г.»Там же. С.4
Данная авария остается крупнейшей в США и второй по масштабу в мире. В результате нее была повреждена активная зона реактора и из-за высоких температур расплавилась часть ядерного топлива, которое в основном осталось внутри и большого выброса радиоактивных веществ в атмосферу не произошло.
Авария на Чернобыльской АЭС в 1986 г.
В результате взрыва был полностью разрушен четвертый реактор АЭС, после чего в окружающую среду попало большая доза радиоактивных веществ, что привело к заражению территории на несколько десятков километров. Данная техногенная катастрофа послужила толчком к закрытию ряда строящихся энергоблоков и к свертыванию атомных программ в ряде европейских стран.
Проблема хранения и утилизации ядерных отходов и отработавшего ядерного топлива
Несмотря на имеющиеся разработки и технологии, данная проблема до конца еще не решена.
Мировой финансовый кризис 2008 г. и связанная с ним рецессия мировой экономики, из-за чего сократилось финансирование всех отраслей экономики, в том числе и атомной.
Авария на японской АЭС «Фукусима-дайити» в 2011, когда в результате сильного землетрясения и последовавшего за ним цунами вышли из строя системы охлаждения, что вызвало расплавление трех энергоблоков и попадания радиоактивных веществ в океан и воздух.
Таким образом мы можем прийти к заключению, что развитие атомной энергетики с середины XX-до началаXXI вв. проходило неравномерно. В начале велось активное строительство АЭС, разработка новых технологий, наращивание мощностей, но затем с 1979 г. — с первой крупной аварией начинается резкий спад в поступательном развитии: замедляется использования энергии атома в США, затем «с 1984 по 2002 г. в Германии остановлено 17 блоков АЭС»Ядерные технологии: история…С.50, в 1987 г. в Италии на основании результатов всеобщего национального референдума было принято решение о свертывании итальянской ядерной энергетики. После Чернобыльской катастрофы подобная тенденция усилилась. Тем не менее ситуация начала меняться в 1990-е, в 2000-е гг., когда перед новыми индустриальными странами Азии, Ближнего Востока, Латинской Америки стал актуальным вопрос о наращивании энергомощностей, который можно решить с помощью строительства у себя АЭС.
Современное состояние атомной энергетики
На сегодняшний день в мире «эксплуатируется 440 атомных реакторов, на стадии строительства находятся 65 реакторов и еще 173 объекта планируется построить в среднесрочной перспективе» Электронный источник: http://world-nuclear.org/information-library/facts-and-figures/world-nuclear-power-reactors-and-uranium-requireme.aspx. Данные представлены на 1 марта 2016 г. Всемирной ядерной организацией. Более подробные показатели будут основываться на детальном обзоре, представленном МАГАТЭ по состоянию на июль 2014 года.
«В 2013 г. на всех АЭС мира было выработано 2359 ТВт/ч электроэнергии, что на 220 ТВт/ч меньше среднегодового показателя за первые десять лет XXI века» Международное состояние и перспективы ядерной энергетики. МАГАТЭ. — 2014. С.3. Данное сокращение связано с окончательной и частичной остановкой реакторов в Японии после аварии на «Фукусиме», с окончательной остановкой реакторов в Германии и США, которое частично скомпенсировано наращиванием атомных мощностей в Китае и других странах.
Как видно «из диаграммы1» Там же. С.6, более 80 % энергоблоков находятся на постсоветском пространстве, в Европе, Северной Америке, Японии и РК, причем 360 реакторов (82% от общего числа) находятся в десяти странах: США (99), Франции (58), Японии (43), России (35), Китае (30), РК (25), Индии (21), Канаде (19), Великобритании (15) и Украине (15).
Однако, если мы посмотрим «на диаграмму 2» Международное состояние и перспективы ядерной энергетики. С.6, на которой изображено распределение строящихся энергоблоков в мире, то увидим совершенно иную картину. Строительство более 67% энергоблоков ведется в странах Азии — это прежде всего Китай и Индия, и в СНГ — в основном, в России.
«В 2011-2013 годах мировой спрос на электроэнергию увеличивался на 2,5% в год, что значительно ниже средних темпов роста в 3,3% в год, наблюдавшихся с 2011 года» Там же.. Весь объем роста обеспечивается за счет развивающихся стран, так как спрос на энергию в странах ОЭСР не претерпел изменений или немного снизился. Это обуславливается тем, что развитые страны еще не пережили все последствия кризиса 2008 года, а также с введенным для стран ОЭСР ограничения на спрос электроэнергии. Та же тенденция наблюдается и в странах БРИКС, где наблюдается небольшое снижение экономической активности, вызванное спадом мировой экономики.
Следует подчеркнуть, что в общем объеме мирового производства электроэнергии доля атомной энергетики сокращается «десятый год подряд, составив в 2013 году менее 11%, что является самым низким значением с 1982 года» Там же. С.6. На 2013 год глобальное электроснабжение распределяется следующим образом: «уголь — 40,8%, нефть — 4,8%, газ — 22,6%, ядерная энергетика — 10,3%, гидроэнергетика — 16,1%, ветряная, солнечная и др. энергетика — 3,4%, биомасса и твердые бытовые отходы — 2%» Там же. С.7. Есть тенденция к увеличению доли возобновляемых источников энергии в странах Европейского союза, Америке, Японии и РК с развитой экономикой, но до сих пор на глобальном уровне основное предпочтение отдается ископаемому топливу, в совокупности составляющего более 68% всей электроэнергии.
До недавнего времени в ядерной энергетики весьма успешно проходил процесс выхода коммерческих компаний АЭС на либерализованный рынок. Данные предприятия оказывались конкурентоспособными и низко затратными — первоначальные дорогостоящие капиталовложения удавалось амортизировать, и затем оставалось лишь покрывать расходы, связанные с обслуживание электростанцией и закупкой топлива.
Однако ситуация кардинально поменялась в связи с резким падением цен на газ, в результате обнаружения новых месторождений сланцевого газа в США. После этого ряд коммерческих АЭС Америки вынуждены были приостановить или полностью прекратить свою работу, так как они не могли выдержать конкуренции с предприятиями, использующее в качестве топлива сланцевый газ. «В мае 2013 года была закрыта «АЭС «Кевони» компании «Доминион…а также «компания «Энтерджи» объявила о выводе из эксплуатации своей АЭС «Вермонт янки» …по финансовым соображениям» Там же.. атомный энергетика ядерный
Еще одним негативным фактором для современного развития атомной энергетики можно считать стремительный рост возобновляемых источников энергии на основе государственных и коммерческих субсидий и директивных решений. Тем не менее данные факторы играют важную роль в государствах ОЭСР с высоко либерализованной экономикой, в то время как в быстро развивающихся странах спрос на энергию постоянно возрастает, что обуславливает повышенный интерес к атомной энергетики и как следствие активное строительство новых энергоблоков.
Кратко остановимся на перспективах развития мировой ядерной энергетики. Сначала следует проанализировать планы стран, которые уже используют атомную энергетику. Для этого обратимся к «таблице 1» Там же. С.9.
Таблица 1.
|
Категория |
||
|
Строят новый(ые) энергоблок(и) |
Аргентина, Бразилия, Индия, Китай, Пакистан, Республика Корея, Российская Федерация, Словакия, США, Украина, Финляндия, Франция, Япония |
|
|
Возобновлено ранее приостановленное строительство |
Аргентина, Бразилия, Словакия, США, Украина |
|
|
Ведут строительство нового(ых) блока(ов) и планируют/предлагают строительство дальнейших |
Индия, Китай, Пакистан, Республика Корея, Российская Федерация, США, Финляндия |
|
|
Не ведут строительство блоков, но имеют планы/предложения по строительству нового(ых) блока(ов) |
Армения, Болгария, Венгрия, Исламская Республика Иран, Канада, Литва, Румыния, Соединенное Королевство, Чешская Республика, Швеция, Южная Африка |
|
|
Твердая политическая линия на то, чтобы не строить новых блоков и/или закрыть существующие блоки |
Бельгия, Германия, Испания, Швейцария |
|
Из 30 стран, уже использующих ядерную энергию, семь стран ведут строительство новых энергоблоков и планируют строительство дальнейших. Отметим, что к этим странам принадлежат лидеры в атомной энергетики: Россия и США, обладающая передовыми технологиями и амбициозными планами Южная Корея, а также два новых индустриальных «гиганта»: Китай и Индия. В то же время четыре страны Европейского союза в лице Бельгии, Германии, Испании и Швейцарии придерживаются твердой политической линии на то, чтобы закрыть существующие АЭС и не строить новых.
Основываясь на низком прогнозе МАГАТЭ на изменение ядерно-энергетических мощностей, можно заключить, что даже в случае медленного и неравномерного восстановления экономик после финансового кризиса, «к 2030 году ожидается прирост мощностей на 28 ГВт, учитывая, что сейчас весь объем ядерной энергии оценивается в 371,7 ГВт, то к в 2030 году он предположительно составит 400,6 ГВт» Там же. С.11. Основной рост будет достигнут за счет наращивания мощностей в странах Азии, не входящих в ОЭСР, и в СНГ.
В заключении следует отметить, что несмотря на все препятствия и негативные факторы, атомная энергетика продолжит свое развитие и постепенно будет расширять свой ареал распространения по миру за счет новых индустриальных стран, чьи потребности в энергии будут только возрастать. Несмотря на медленное восстановление после мирового финансового кризиса 2008 года, аварии на «Фукусиме» в 2011 году, открытие сланцевого газа и широкой поддержки возобновляемых источников энергии, атомная энергетика остается перспективной отраслью, с большим потенциалом к дальнейшему развитию. Совершенствуются ядерные технологии, повышается уровень безопасности АЭС, применяются новейшие разработки, например, реакторы 4 поколения, модернизированные системы их обслуживания, достигнуты большие успехи в области замкнутого ЯТЦ, используются современное оборудование и технологии при извлечении, транспортировки и хранении отработавшего ядерного топлива(ОЯТ) и радиоактивных отходов(РАО), улучшается подготовка профессиональных кадров. Все это делает атомную энергетику конкурентной, эффективной и привлекательной отраслью промышленности, которая позволяет обеспечивать энергетическую безопасность страны и стимулировать развитие всей экономики.
Литература
[Электронный ресурс]//URL: https://inzhpro.ru/referat/istoriya-razvitiya-yadernoy-otrasli-yadernoy-energetiki/
Годовой отчет «Росатома». — 2014.
Годовой отчет «Росэнергоатома». — 2014.
Международное состояние и перспективы ядерной энергетики. Доклад Генерального директора МАГАТЭ. — 2014.
Морская доктрина РФ. Утверждена Президентом РФ В. Путиным 27.07.2001
Соглашение между TENEX и TENEX-Korea. № 051-16-5-300/476. — 2016
Торкунов А.В., Денисов В.И., Ли Вл.Ф. Корейский полуостров: метаморфозы послевоенной истории. — М.: ОЛМА Медиа Групп, 2008. — 544 с.
Энергетическая стратегия России на период до 2030 года. Утверждена распоряжением Правительства Российской Федерации от 13 ноября 2009 г.
Ядерные технологии: история, состояние, перспективы: Учебное пособие. / Андрианов А.А, Воропаев А.И….- М: НИЯУ МИФИ, 2012. — 180 с.
Annual report of KEPKO. — 2014.
Energy info. Korea. Korea Energy Economics Institute. — 2013.
John E. Kelly. International Perspective on the future nuclear power. U.S. department of energy. — 2015.
Production of uranium (uranium content).
UN Energy Statistics Yearbook. -2014
Электронный источник: http://www.un.org/sustainabledevelopment/energy/дата обращения 23.04.16
Электронный источник:http://world-nuclear.org/information-library/facts-and-figures/world-nuclear-power-reactors-and-uranium-requireme.aspxдата обращения 23.04.16
