- Атомная энергетика
- Ядерное топливо
- Ядерный топливный цикл
- Ядерные реакторы
- Ядерная энергия и люди
- Примеры использования атомной энергии
- Электроэнергетика
- Полеты в космос
- В промышленности
- В сельском хозяйстве
- В медицине
- На транспорте
- В военной сфере
- Развитие атомной промышленности
- Проблемы безопасности.
- Экономика атомной энергетики
- История «мирного атома» в СССР и России
- Ядерная энергетика России XXI века
- Мировое развитие атомной энергетики
- Драйверы рынка атомной энергии
- Будущее ядерной энергии
- Ядерные технологии, способные изменить мир
- Развитие технологии водо-водяных реакторов
- Толерантное топливо
- Замкнутый ядерный топливный цикл
- Международное агентство по атомной энергии (МАГАТЭ)
- Плюсы и минусы использования ядерной энергии
- Проблемы, с которыми сталкивается атомная индустрия
- Крупнейшие ядерные аварии в истории
- Атомная бомба
- Чернобыльская авария
- Авария на Фукусиме
- Может ли человечество полностью положиться на атом
- Радиофобия
- Перспективы атомной энергетики
- Влияние вируса COVID-19
- В качестве заключения
Атомная энергетика
Ядерная энергия — это область технологий, основанная на использовании реакции деления атомных ядер для выработки тепла и электричества. В 1990 году мировые атомные электростанции (АЭС) произвели 16% электроэнергии. Эти электростанции работали в 31 стране и были построены еще в 6 странах. Сектор ядерной энергетики наиболее значим во Франции, Бельгии, Финляндии, Швеции, Болгарии и Швейцарии, то есть в тех промышленно развитых странах, где природных энергетических ресурсов недостаточно. Эти страны производят от четверти до половины своей электроэнергии на атомных электростанциях. Соединенные Штаты производят только одну восьмую электроэнергии на атомных электростанциях, но это примерно пятая часть мирового производства.
Ядерная энергетика остается предметом горячих споров. Сторонники и противники атомной энергетики резко расходятся в оценках ее безопасности, надежности и экономической эффективности. Кроме того, широко распространено мнение о возможной утечке ядерного топлива при производстве электроэнергии и его использовании для производства ядерного оружия.
Ядерное топливо
Уран — наиболее широко используемое топливо для производства ядерной энергии. Это связано с тем, что атомы урана относительно легко фрагментируются. Конкретный вид урана для производства, называемый U-235, встречается редко. U-235 составляет менее 1% мирового урана.
Уран добывается в Австралии, Канаде, Казахстане, России, Узбекистане и должен быть переработан, прежде чем его можно будет использовать.
Поскольку ядерное топливо можно использовать для создания оружия, производство такого оружия относится к договору о нераспространении ядерного оружия по импорту урана, плутония или другого ядерного топлива. Договор способствует мирному использованию топлива, а также ограничивает распространение этих видов оружия.
Типичный реактор ежегодно потребляет около 200 тонн урана. Сложные процессы делают возможным повторное обогащение или переработку урана и плутония. Это снижает объем добычи, извлечения и обработки.
Ядерный топливный цикл
Ядерная энергетика — сложная отрасль, включающая множество промышленных процессов, которые вместе образуют топливный цикл. Существуют разные типы топливных циклов, в зависимости от типа реактора и того, как протекает заключительная стадия цикла.
Обычно топливный цикл состоит из следующих процессов. Урановая руда добывается в шахтах. Руда измельчается для отделения диоксида урана, а радиоактивные отходы выгружаются. Образовавшийся оксид урана (желтый кек) превращается в гексафторид урана, газообразное соединение. Для увеличения концентрации урана-235 на установках по разделению изотопов обогащают гексафторид урана. Затем обогащенный уран превращается обратно в твердый диоксид урана, из которого производятся топливные таблетки. Топливные элементы (твэлы) собираются из таблеток, которые объединяются в группы для ввода в активную зону реактора атомной электростанции.
Извлеченное из реактора отработавшее топливо имеет высокий уровень облучения и после охлаждения на заводе отправляется в специальное хранилище. Также предусмотрена утилизация низкорадиационных отходов, которые накапливаются при эксплуатации и ремонте станции. По окончании срока эксплуатации сам реактор должен быть выведен из эксплуатации (с дезактивацией и утилизацией реакторов как отходов). Каждая стадия топливного цикла регулируется для обеспечения безопасности людей и защиты окружающей среды.
Ядерные реакторы
Первоначально промышленные ядерные реакторы разрабатывались только в странах, обладающих ядерным оружием. США, СССР, Великобритания и Франция активно изучали различные варианты ядерных реакторов. Однако впоследствии в ядерной энергетике стали преобладать три основных типа реакторов, различающихся в основном топливом, теплоносителем, используемым для поддержания необходимой внутренней температуры, и замедлителем, используемым для уменьшения скорости нейтронов, высвобождаемых в процессе распада, и необходимого . для поддержания цепной реакции.
Среди них первый (и наиболее распространенный) тип — это реактор с обогащенным ураном, в котором и теплоноситель, и замедлитель являются обыкновенной или «легкой» водой (легководный реактор). Существует два основных типа легководных реакторов: реактор, в котором вращающиеся паровые турбины генерируются непосредственно в активной зоне (реактор с кипящей водой), и реактор, в котором пар генерируется во внешнем реакторе или — водном реакторе ВВЭР). Разработка легководного реактора началась в рамках военной программы США. Например, в 1950-х годах General Electric и Westinghouse разработали легководные реакторы для подводных лодок и авианосцев ВМС США. Эти компании также участвовали в реализации военных программ по разработке технологий регенерации и обогащения ядерного топлива. В том же десятилетии в Советском Союзе был разработан умеренный реактор с кипящим графитом.
Реактор АЭС
Второй тип реакторов, нашедших практическое применение, — это реакторы с газовым охлаждением (с графитовым замедлителем). Его создание также было тесно связано с первыми программами создания ядерного оружия. В конце 1940-х — начале 1950-х годов Великобритания и Франция, пытаясь создать свои собственные атомные бомбы, сосредоточились на разработке реакторов с газовым охлаждением, которые достаточно эффективно производили плутоний военного назначения и, более того, они могут работать с природным ураном.
Третий тип реактора, который оказался коммерчески успешным, — это реактор, в котором теплоносителем и замедлителем является тяжелая вода, а природный уран также является топливом. В начале ядерной эры потенциальные преимущества тяжеловодного реактора изучались в ряде стран. Однако производство таких реакторов тогда было в основном сосредоточено в Канаде, отчасти из-за ее огромных запасов урана.
Ядерная энергия и люди
Ядерная ядерная энергия производит электричество, которое можно использовать для электроснабжения домов, школ, предприятий и больниц.
Первый реактор для выработки электроэнергии был построен в Айдахо, США, и экспериментально начал работать с самозапитанием в 1951 году.
В 1954 году в Обнинске, Россия, была создана первая атомная электростанция, предназначенная для обеспечения людей энергией.
Строительство реакторов с извлечением ядерной энергии требует высокого уровня технологий, и только страны, подписавшие договор о нераспространении, могут получить необходимый уран или плутоний. По этим причинам большинство атомных электростанций расположено в развитых странах мира.
Атомные электростанции производят возобновляемые и экологически чистые ресурсы. Они не загрязняют воздух и не выделяют парниковые газы. Они могут быть построены в городской или сельской местности и не меняют радикально окружающую среду.
Примеры использования атомной энергии
Повсеместное использование ядерной энергии началось благодаря научно-техническому прогрессу не только в военной области, но и в мирных целях. Сегодня без него невозможно обойтись в промышленности, энергетике и медицине.
В то же время использование ядерной энергии имеет не только преимущества, но и недостатки. Прежде всего, это опасность радиации как для человека, так и для окружающей среды.
Использование ядерной энергии развивается по двум направлениям: использование в энергетике и использование радиоактивных изотопов.
Изначально атомная энергия должна была использоваться только в военных целях, и все разработки пошли в этом направлении.
Электроэнергетика
Во второй половине сороковых годов ХХ века советские ученые приступили к разработке первых проектов мирного использования атома. Основное внимание в этих разработках уделялось электроэнергетике.
А в 1954 году в СССР была построена первая в мире атомная электростанция. Впоследствии программы быстрого роста ядерной энергетики начали разрабатываться в США, Великобритании, Германии и Франции. Но большинству из них это не понравилось. Как выяснилось, АЭС не смогла составить конкуренцию станциям, работающим на угле, газе и мазуте.
Но после начала глобального энергетического кризиса и роста цен на нефть спрос на атомную энергию вырос. В 70-х годах прошлого века специалисты считали, что мощность всех атомных станций может заменить половину электростанций.
В середине 1980-х годов рост ядерной энергетики снова замедлился, страны начали пересматривать планы строительства новых атомных электростанций. Этому способствовали как политика энергосбережения и падение цен на нефть, так и катастрофа на Чернобыльской АЭС, которая имела негативные последствия не только для Украины.
Впоследствии некоторые страны вообще прекратили строительство и эксплуатацию атомных электростанций.
Полеты в космос
В космос полетели более трех десятков ядерных реакторов, они использовались для выработки энергии.
Впервые в 1965 году американцы использовали ядерный реактор в космосе. В качестве топлива использовался уран-235. Он проработал 43 дня.
В Советском Союзе реактор Ромашка был запущен в Институте атомной энергии. Его предполагалось использовать на космических кораблях вместе с плазменными двигателями. Но после всех испытаний его так и не запустили в космос.
Последующая ядерная установка «Бук» использовалась на спутнике радиолокационной разведки. Первый аппарат был запущен в 1970 году с космодрома Байконур.
Сегодня Роскосмос и Росатом предлагают спроектировать космический корабль, который будет оснащен ядерным ракетным двигателем и сможет долететь до Луны и Марса. Но пока все это в стадии предложения.
В промышленности
Атомная энергия используется для повышения чувствительности химических анализов и для производства аммиака, водорода и других химикатов, используемых для производства удобрений.
Атомная энергия, использование которой в химической промышленности позволяет получать новые химические элементы, помогает воссоздать процессы, происходящие в земной коре.
Ядерная энергия также используется для опреснения соленой воды. Применение в черной металлургии позволяет извлекать железо из железной руды. В цвете он используется для производства алюминия.
В сельском хозяйстве
Использование ядерной энергии в сельском хозяйстве решает проблемы селекции и помогает в борьбе с паразитами.
Ядерная энергия используется для создания мутаций в семенах. Это делается для получения новых сортов, приносящих больший урожай и устойчивых к болезням сельскохозяйственных культур. Таким образом, более половины пшеницы, выращиваемой в Италии для производства макаронных изделий, получено в результате мутаций.
Кроме того, с помощью радиоизотопов определяются лучшие способы оплодотворения. Например, с их помощью было определено, что при выращивании риса можно уменьшить внесение азотных удобрений. Это не только сэкономило деньги, но и спасло окружающую среду.
Несколько странное использование ядерной энергии — облучение личинок насекомых. Это сделано для того, чтобы убрать их безвредно для окружающей среды. В этом случае у насекомых, вышедших из облученных личинок, потомства нет, но в остальном они вполне нормальные.
В медицине
Медицина использует радиоактивные изотопы для постановки точного диагноза. Медицинские изотопы имеют короткий период полураспада и не представляют особой опасности для окружающих или пациента.
Другое применение ядерной энергии в медицине было обнаружено совсем недавно. Это сканирование с помощью позитронно-эмиссионной томографии. Это может помочь обнаружить рак на ранних стадиях.
На транспорте
В начале 50-х годов прошлого века были предприняты попытки создать ядерный танк. Разработка началась в США, но проект так и не был реализован. В основном из-за того, что эти танки не могли решить проблему экранирования экипажа.
Знаменитая компания Ford работала над автомобилем с ядерным двигателем. Но дальше прототипа производство такой машины не пошло.
Дело в том, что АЭС занимала много места, а машина получилась очень большой. Компактных реакторов так и не появилось, поэтому амбициозный проект отменили.
Наверное, самый известный транспорт, работающий на атомной энергии, — это различные корабли, как военные, так и гражданские:
- атомные ледоколы;
- транспортные суда;
- авианосец;
- подводные лодки;
- крейсеры;
- атомные подводные лодки.
В военной сфере
Большое количество высокоактивных материалов используется для производства ядерного оружия. По оценкам экспертов, ядерные боеголовки содержат несколько тонн плутония.
Ядерное оружие классифицируется как оружие массового уничтожения, поскольку оно вызывает разрушения на больших территориях.
По дальности и мощности заряда ядерное оружие делится на:
- тактический;
- оперативно-тактический;
- стратегический.
Ядерные боеприпасы делятся на атомные и водородные. Ядерное оружие основано на неконтролируемых цепных реакциях деления тяжелых ядер и реакциях термоядерного синтеза. Для цепной реакции используется уран или плутоний.
Хранение такого большого количества опасных материалов представляет собой большую угрозу для человечества. А использование ядерной энергии в военных целях может привести к ужасным последствиям.
Впервые ядерное оружие было применено в 1945 году для нападения на японские города Хиросима и Нагасаки. Последствия этого нападения были катастрофическими. Как вы знаете, это было первое и последнее использование ядерной энергии в войне.
Развитие атомной промышленности
После Второй мировой войны в электроэнергетику по всему миру были вложены десятки миллиардов долларов. Этот строительный бум был вызван быстрым ростом спроса на электроэнергию, который намного опережал рост населения и национального дохода. Основное внимание уделялось угольным и, в меньшей степени, теплоэлектростанциям (ТЭС), работающим на угле и газе, а также гидроэлектростанциям. До 1969 года не существовало промышленных атомных электростанций. К 1973 году практически все промышленно развитые страны исчерпали крупные гидроэнергетические ресурсы. Скачок цен на энергию после 1973 года, быстрое увеличение потребностей в электроэнергии и растущее беспокойство по поводу возможности потери национальной энергетической независимости — все это способствовало одобрению видения ядерной энергии как единственного жизнеспособного альтернативного источника энергии в ближайшем будущем. Арабское нефтяное эмбарго 1973-1974 годов породило новую волну заказов и оптимистичных прогнозов в отношении развития ядерной энергетики.
Но каждый последующий год вносил свои изменения в эти прогнозы. С одной стороны, у ядерной энергетики есть сторонники в правительстве, урановой промышленности, исследовательских лабораториях и среди влиятельных энергетических компаний. С другой стороны, возникла сильная оппозиция, в которой группы объединились для защиты интересов населения, чистоты окружающей среды и прав потребителей. Споры, которые продолжаются и по сей день, в основном касаются вредного воздействия различных стадий топливного цикла на окружающую среду, вероятности аварий на реакторах и их возможных последствий, организации строительства и эксплуатации реакторов, приемлемости варианты утилизации ядерных отходов, возможность саботажа и террористических атак на атомные электростанции, а также вопросы, связанные с активизацией национальных и международных усилий в области ядерного нераспространения.
Проблемы безопасности.
Чернобыльская катастрофа и другие аварии на ядерных реакторах 1970-х и 1980-х годов, среди прочего, показали, что такие аварии часто непредсказуемы. Например, в Чернобыле реактор 4-го энергоблока был серьезно поврежден из-за сильного скачка тока, произошедшего во время его плановой остановки. Реактор находился в бетонной оболочке и был оборудован системой аварийного расхолаживания и другими современными системами безопасности. Но никому и в голову не приходило, что при остановке реактора может произойти резкий скачок мощности и образовавшийся в реакторе после такого скачка газообразный водород, смешанный с воздухом, взорвется и разрушит реактор, здание реактора. В результате аварии более 30 человек погибли, более 200 000 человек в Киеве и соседних областях получили большие дозы радиации, а источник водоснабжения Киева был загрязнен. К северу от места крушения — прямо на пути радиационного облака — находятся обширные болота Припяти, которые жизненно важны для экологии Беларуси, Украины и западной части России.
В Соединенных Штатах строители и операторы ядерных реакторов также столкнулись с рядом проблем безопасности, которые замедлили строительство, что привело к многочисленным конструктивным и эксплуатационным изменениям, а также к увеличению затрат и затрат на энергию. Похоже, есть два основных источника этих трудностей. Один из них — это отсутствие знаний и опыта в этой новой энергетической отрасли. Другой — развитие технологии ядерных реакторов, в ходе которой возникают новые проблемы. Но остались и старые, такие как коррозия труб парогенератора и растрескивание труб кипящего реактора. Другие проблемы безопасности не решены полностью, например, повреждения, вызванные резкими изменениями расхода охлаждающей жидкости.
Экономика атомной энергетики
Инвестиции в атомную энергетику, как и инвестиции в другие секторы производства электроэнергии, являются экономически жизнеспособными, если выполняются два условия: стоимость одного киловатт-часа является не чем иным, как самым дешевым альтернативным методом производства, и ожидаемый спрос на электроэнергию достаточно высок, чтобы энергия произведенная продукция продается по цене, превышающей ее себестоимость. В начале 1970-х годов глобальные экономические перспективы выглядели очень благоприятными для ядерной энергетики: как спрос на электроэнергию, так и цены на основные виды топлива — уголь и нефть — быстро росли. Что касается стоимости строительства АЭС, то почти все эксперты были уверены, что она останется стабильной или даже начнет снижаться. Однако в начале 1980-х годов стало ясно, что эти оценки ошибочны: рост спроса на электроэнергию прекратился, цены на природное топливо не только не росли, но и начали снижаться, а строительство АЭС обошлось значительно дороже чем предполагалось в самом пессимистичном прогнозе. В результате ядерная энергетика повсеместно вступила в период серьезных экономических трудностей, самые тяжелые из которых были в стране, где она зародилась и развивалась наиболее интенсивно: в Соединенных Штатах.
Если провести сравнительный анализ экономики ядерной энергетики США, станет понятно, почему эта отрасль потеряла конкурентоспособность. С начала 1970-х годов стоимость атомных электростанций резко возросла. Стоимость традиционной тепловой электростанции состоит из прямых и косвенных капитальных затрат, затрат на топливо, эксплуатационных затрат и затрат на техническое обслуживание. В течение срока эксплуатации угольной ТЭС топливо стоит в среднем 50-60% от всех затрат. В случае атомных электростанций преобладают капитальные вложения, на которые приходится около 70% всех затрат. Капитальные затраты на новые ядерные реакторы в среднем значительно превышают затраты на топливо угольных электростанций в течение всего срока их полезного использования, что сводит на нет выгоду от экономии топлива атомными электростанциями.
История «мирного атома» в СССР и России
ХХ век навсегда останется в истории как отправная точка для завоевания «атома». Незадолго до его создания британские физики Джозеф Томсон и Эрнест Резерфорд использовали радиоактивные частицы для изучения процесса ионизации. Первую ядерную реакцию провел Резерфорд во время бомбардировки атомов азота альфа-частицами в 1919 году.
Спустя три года в Петрограде начал работу Радиевый институт под руководством академика Вернадского. Учреждение объединило все организации города, работающие в области радиологии. В плане практической деятельности институт осуществлял научное руководство радиоминной и заводом в селе Бондюга в Татарстане.
На базе учебного заведения в 1933 году проводится Всесоюзная научная конференция, посвященная проблемам ядерной физики. 1939 год ознаменовался открытием возможности ядерной реакции на уран, в разработке которой приняли участие видные советские ученые того времени. Через год Президиум АН СССР утвердил программу научных исследований.
Вторая мировая война, осуществление Э. Ферми управляемой ядерной реакции в Чикаго, бомбардировка японских городов Хиросима и Нагасаки атомными бомбами и последующие события резко изменили работу ученых-ядерщиков. Работами по урану занимается профессор И.В. Курчатов. Была создана специализированная лаборатория, затем институт, который существует до сих пор. Сверхурочная тяжелая работа дает результаты:
- 1944 год — первые килограммы чистого урана в Европе и Азии;
- 1946 г. — запущен первый реактор в Евразии;
- 29 августа 1949 года первая в СССР атомная бомба была испытана на полигоне под Семипалатинском;
- 1953 г. — водородная бомба;
- 26 июня 1954 года первая в мире атомная электростанция (реактор «Мирный атом») в городе Обнинске (СССР) излучала электрический ток.
Помимо чисто военных целей (бомбы, ракеты, подводные лодки), ядерная энергия начинает использоваться в народном хозяйстве и в научных исследованиях. Помимо электростанции, в 60-х годах прошлого века был введен в строй исследовательский реактор на быстрых нейтронах и появился первый атомный ледокол «Ленин».
Строительство атомных электростанций в нашей стране привлекает людей с большим размахом. 1958 год. Запущена первая очередь Сибирской атомной электростанции, начато строительство Белоярской промышленной атомной электростанции. В сентябре 1964 года был введен в эксплуатацию первый энергоблок Нововоронежской АЭС. 1973 — Ленинградская АЭС.
Так продолжалось до 1986 года, когда планетарная катастрофа на Чернобыльской АЭС заставила пересмотреть доктрину безопасности ядерной энергии. На территории СССР появилось 11 недостроенных атомных станций.
После распада Советского Союза в атомной отрасли произошел ряд структурных изменений. Одно отделение сменилось другим. В 1992 году путем преобразований было создано профильное министерство. Колоссальные экономические трудности привели к стагнации атомной отрасли страны. Только благодаря высокому спросу на энергоресурсы и активной позиции специалистов атомная энергетика и потенциал человеческих ресурсов были в значительной степени сохранены. По состоянию на конец 1991 года в эксплуатации оставалось 28 энергоблоков мощностью 20 242 МВт.
Справочно: общая мощность электростанций страны на начало 1992 года составляла 211 755 МВт. С 2000 года открылся новый этап развития атомной отрасли России.
Ядерная энергетика России XXI века
Российским атомщикам досталось тяжелое наследие. Незавершенные строительные площадки, разграбленные станции, отсутствие достаточного финансирования, а также физический износ материальной части с высокими рисками безопасности. Пришлось приложить героические усилия и спасти положение. Никто не откажется от электричества.
Ситуация постепенно улучшается. Завершены и введены в эксплуатацию четыре станции на Балаковской, Калининской и Ростовской АЭС. Он передал действующие 3 энергоблока АЭС в городе Удомля. В конце 2007 года была создана государственная компания «Росатом». Атомная энергетика обретает «второе дыхание». Список новых достижений российских ученых-ядерщиков впечатляет:
- 2008 г. — начато строительство Нововоронежской АЭС-2, Ленинградской АЭС-2;
- 2010 г. — завершено строительство 2-го блока Ростовской АЭС;
- 2014 г. — пуск 3-го блока Ростовской АЭС, пуск 4-го блока Белоярской АЭС;
- за период 2007-2019 гг. Введено в эксплуатацию 7 энергоблоков, по одному работы близятся к завершению.
В настоящее время атомная отрасль страны в лице Росатома представляет собой крупную корпорацию, объединяющую более 350 компаний и организаций. Фактически в него входят 5 комплексов:
- Энергия, охватывающая весь технологический процесс: от добычи и обогащения урана до выработки электроэнергии на атомных электростанциях в России.
- Вопросы безопасности, необходимые как при эксплуатации атомных станций, так и при захоронении отходов. Кроме того, решаются задачи защиты окружающей среды, населения и ликвидации последствий техногенных аварий и катастроф (см. Список крупнейших техногенных катастроф).
- Оружейная палата. Его задача — гарантировать ядерную безопасность нашей страны.
- Научный, занимающийся не только решением проблем атомной энергетики, но и проблемами современной медицины, электротехники, нанотехнологий и ряда других отраслей.
- Уникальная гордость России — атомный ледокольный флот. Гарантия будущих успехов на бескрайних просторах Арктики и Антарктики.
К 1 ноября 2019 года в составе госкомпании 10 современных АЭС с 36 энергоблоками общей мощностью 30 ГВт. Есть плавучая атомная электростанция «Академик Ломоносов». Контракты в области атомной энергетики и добычи урана заключены с десятками стран Европы и Азии. Переговоры ведутся в Африке и Южной Америке.
Мировое развитие атомной энергетики
Активная позиция СССР в развитии нового энергетического направления вызвала мировой атомный бум. В 1956 году в Великобритании, недалеко от города Сискале, начала работать первая за пределами нашей страны атомная электростанция Колдер-Холл. Станция Шиппорт, которая вырабатывала 60 МВт, в 1957 году вырабатывала электроэнергию. Затем темпы роста росли, как «снежный ком»:
- 1959 г. — Франция становится полноправным членом «Мирового клуба по атомной энергии»;
- 1961 г. — Германия;
- 1962 — Канада;
- 1964 — Швеция;
- 1966 год — Япония;
- 1976 г. — в мире построено 44 атомных реактора.
Казалось бы, ядерная энергетика стала жизнеспособной альтернативой традиционным источникам, используемым для производства энергоресурсов. Время и события опровергли столь поспешные и оптимистичные выводы. Авария на АЭС «Три-Майл-Айленд» в США, чернобыльская катастрофа на Украине и трагедия «Фукусима-1» показали ужасную опасность использования радиоактивных материалов.
Сегодня мировая атомная энергетика, согласно отчетам Агентства по атомной энергии на начало 2019 года, имеет в своем арсенале 449 реакторов общей мощностью 392 ГВт, расположенных в 34 странах мира. Первыми в отрасли за 2018 год стали:
Страна | Реакторы (шт.) | Энергетическая генерация электронной почты (миллиарды Втч / год) | Примечание |
Соединенные Штаты Америки | 99 | 805,3 | — |
Франция | 58 | 395,9 | Признанный лидер в атомной энергетике, почти 72% электроэнергии, производимой в этой стране, производится на атомных электростанциях |
Китай | 46 | 277,1 | Он поддерживает высокие темпы активации новых атомных станций |
Россия | 37 | 191,3 | — |
Республика Корея | 24 | 127,1 | — |
За последние 30 лет ядерная энергетика переживала глубокий кризис, вызванный:
- стабилизация цен на углеводороды;
- невозможность увеличения уровня энергопотребления;
- увеличение капитальных затрат на строительство новых энергоблоков.
Ряд стран резко ограничили свои программы модернизации и строительства атомных электростанций.
Проблемы экономики и безопасности требуют принципиально новых подходов. И они появляются: в России создана плавучая АЭС, введены в строй первые атомные мини-электростанции. Разрабатываются реакторы высокого уровня безопасности с более высоким КПД (КПД).
Драйверы рынка атомной энергии
- Ядерные амбиции Китая
К 2026 году Китай будет обладать крупнейшим ядерным потенциалом, превзойдя США и Францию. Ожидается, что к 2025 году Китай добавит 40 ГВт новых ядерных мощностей и еще 40 ГВт в течение 2026-2030 годов. Кроме того, в стране были предложены новые реакторы с дополнительными 200 ГВт общей мощностью. Китай также проявил интерес к созданию большого количества малых плавучих энергоблоков, размещаемых на кораблях, пришвартованных на верфях. Эти дополнительные мощности и растущий интерес Китая к тому, чтобы стать ведущим мировым поставщиком ядерных технологий, будут двигать рынок в течение следующих двух десятилетий.
Строительство АЭС в Китае
- Стремление развивающихся стран к энергетической независимости
Некоторые страны, которые в настоящее время имеют мало или совсем не имеют собственной ядерной энергии, рассматривают эту технологию как жизнеспособный вариант повышения своей энергетической независимости и диверсификации своих энергетических портфелей. Турция, Египет, Саудовская Аравия и Беларусь в настоящее время не имеют атомных электростанций, но их реакторы находятся на разной стадии завершения. Турция и Египет намерены ввести в эксплуатацию около 5 ГВт ядерной энергии к 2030 году. Саудовская Аравия будет иметь мощность около 3 ГВт к 2030 году. Стремление к укреплению и диверсификации энергетических портфелей в других странах может еще больше повысить интерес к ядерной энергии.
- Обязательства и цели по сокращению выбросов
Ядерная энергия вырабатывает электричество в результате реакции деления урана, при котором выделяется тепло без сжигания каких-либо веществ, что делает его одним из самых чистых источников электричества. Некоторые страны под давлением общественного мнения вынуждены сокращать выбросы парниковых газов и взяли на себя обязательства перед международным сообществом сократить выбросы. В своих национальных обязательствах, представленных после переговоров по климату в Париже в 2015 году, страны обязались значительно сократить свои выбросы, и многие из этих стратегий сокращения выбросов основывались на увеличении количества чистых источников электроэнергии, что сделало ядерную энергетику жизнеспособным вариантом для выполнения этих обязательств.
Будущее ядерной энергии
Реакторы используют деление или деление атомов для производства энергии. Энергия ядерной реакции также может быть получена путем слияния или связывания атомов вместе. Вырабатывается термоядерная энергия. Солнце, например, постоянно подвергается ядерному слиянию атомов водорода с образованием гелия. Поскольку жизнь на нашей планете зависит от Солнца, можно сказать, что расщепление делает возможной жизнь на Земле.
Атомные электростанции пока не имеют возможности безопасно и надежно производить энергию с помощью ядерного синтеза (комбинации), но ученые изучают ядерный синтез, потому что этот процесс, вероятно, будет более безопасным и более экономичным в качестве альтернативной формы энергии.
Энергия ядерной реакции огромна, и люди должны ее использовать. Сложность получения этой энергии заключается в наличии множества конкурирующих конструкций с различными хладагентами, рабочими температурами и давлениями теплоносителя, замедлителями и т.д., а также в диапазоне проектных мощностей. Поэтому ключевую роль будет играть производственный и эксплуатационный опыт.
Ядерные технологии, способные изменить мир
У ядерщиков работы хватает. Ученые и инженеры Росатома создают технологии, которые меняют не только атомную отрасль, но и мир вокруг нас. Они работают над тем, чтобы запасы природного урана были достаточными для людей на тысячи лет, а отработанное ядерное топливо и отходы перерабатывались и повторно использовались. Они проектируют и строят ядерные реакторы для космических кораблей и кораблей. Они запускают установки нового поколения, развивают ядерную медицину и производят новые материалы. Кроме того, российские ученые-ядерщики участвуют в создании «искусственного солнца» — крупнейшего в мире термоядерного реактора ИТЭР во Франции — и работают над собственной программой управляемого термоядерного синтеза.
Развитие технологии водо-водяных реакторов
Реакторы с водой под давлением типа ВВЭР в настоящее время составляют 60% всех ядерных реакторов, действующих в России; встречаются и за рубежом — в Европе и странах СНГ, Индии и Китае; они построены на экспорт — в Бангладеш, Беларусь, Турцию и другие страны. Это современные и безопасные установки, но всегда есть шанс сделать хорошее еще лучше. К концу 2020-х годов Росатом планирует начать строительство первого реактора со спектрально регулируемой водой под давлением. Такие реакторы помогут решить одну из главных проблем атомной энергетики: сократят потребление природного урана, запасы которого на планете велики, но не бесконечны. При той же мощности реактор с спектральным управлением будет потреблять на 30 процентов меньше урана и производить для себя новое топливо. У него будут и другие преимущества: например, реактор с спектральным управлением может быть полностью загружен МОКС-топливом, содержащим плутоний, который получают при переработке отработавшего ядерного топлива. Это означает, что реакторы с регулируемым спектром могут помочь замкнуть ядерный топливный цикл.
Толерантное топливо
Современная концепция безопасности ядерных реакторов включает множество уровней защиты на случай возможных отклонений режимов работы и тяжелых аварийных ситуаций: защитная оболочка, системы аварийной подачи теплоносителя, системы пассивного теплоотвода, термоядерная ловушка в случае расплавления активной зоны реактора и др сосуд и многое другое. Но безопасности никогда не бывает, особенно когда речь идет о ядерном реакторе. Новое слово в безопасности — это топливо, устойчивое к ударам.
Терпимость означает, что он не разрушится и не вступит в реакцию с теплоносителем даже в случае аварии, если отвод тепла от активной зоны реактора будет прерван. Сам по себе уран не взаимодействует с водой даже при температуре 2500 ° C, до которой топливо может быть нагрето в случае аварийной потери охлаждения. С другой стороны, циркониевое покрытие топливных стержней может реагировать с водой уже при 800 ° C. Это очень опасно, потому что при реакции паров циркония выделяется много водорода и тепла. В совокупности это может привести к взрыву или разрушению оболочки тепловыделяющих элементов.
Ранее с этой опасностью боролись с помощью дополнительных систем защиты — водородных ловушек и газообменников. Но в 2011 году на АЭС Фукусима в Японии эти уловки не сработали, и водород привел к взрыву и повреждению реактора после отказа системы охлаждения, поврежденной цунами. Поиски способа устранения первопричины реакции паров циркония велись до 2011 года, но после Фукусимы это стало особенно актуальным.
Вы можете защитить себя от реакции пара с цирконием, заменив циркониевый сплав другим материалом. Найти материал для таких экстремальных условий — непростая задача. Сегодня Топливная компания ТВЭЛ (входит в структуру Росатома) ищет более подходящие материалы для туш. Меняя материал футеровки, можно изменить состав самого топлива. Ученые Росатома экспериментируют со сплавами, композиционными материалами для оболочек и плотными видами топлива для одних и тех же твэлов. Некоторые разработки уже прошли испытания в исследовательских лабораториях и на реакторах.
Замкнутый ядерный топливный цикл
Одна из главных проблем мирного атома — проблема радиоактивных отходов. Добывая из земли слаборадиоактивную урановую руду, мы извлекаем из нее уран, обогащаем и используем в ядерных реакторах, получая на выходе опасное вещество. Некоторые из составляющих его изотопов останутся радиоактивными в течение многих тысяч лет. Ни один объект не может так долго гарантировать безопасность хранения отработавшего топлива. Но отработавшее ядерное топливо можно переработать: после сжигания самых долгоживущих нуклидов и повторной изоляции тех, которые можно повторно использовать в топливном цикле.
Для этого нужны реакторы двух типов: тепловые и быстрые. Большинство современных ядерных реакторов работают на тепловых или медленных нейтронах; содержащийся в них теплоноситель — вода, которая также замедляет нейтроны (в некоторых типах реакторов замедлителями служат и другие вещества, например, графит в РБМК). Вода омывает твэлы; Нейтроны, замедляемые водой, взаимодействуют в основном с изотопом урана — редким в природе ураном-235 — и вызывают его деление с выделением тепла: это то, что необходимо для выработки электричества. После полного истощения тепловыделяющих сборок в активной зоне реактора за установленный период отработавшее ядерное топливо (ОЯТ), в котором накопились осколки деления, выгружается из реактора и заменяется новым топливом.
В реакторах на быстрых нейтронах используются вещества, значительно меньше замедляющие нейтроны: жидкий натрий, свинец, сплавы свинец-висмут и некоторые другие. Быстрые нейтроны взаимодействуют не только с ураном-235, но и с ураном-238, которого в природном уране гораздо больше, чем урана-235. Улавливая нейтрон, ядро урана-238 превращается в делящийся изотоп плутония, который подходит в качестве топлива как для тепловых, так и для быстрых реакторов. Таким образом, быстрые реакторы дают и тепло, и новое топливо. Более того, особенно долгоживущие изотопы, которые вносят наибольший вклад в радиоактивность отработавшего ядерного топлива, могут подвергаться дожиганию в них. После дожигания они превращаются в менее опасные и короткоживущие изотопы.
Чтобы полностью исключить долгоживущие радиоактивные отходы, необходимо иметь как быстрые, так и тепловые реакторы в одном энергетическом комплексе. Кроме того, вам необходимо уметь перерабатывать топливо, извлекая из него ценные компоненты и используя их для изготовления нового топлива. Сегодня Россия — единственная страна, в которой одновременно работают два промышленных реактора на быстрых нейтронах: это реакторы БН-600 и БН-800 Белоярской АЭС.
Росатом занимается созданием и коммерциализацией замкнутого ядерного топливного цикла в рамках уникального проекта «Прорыв». На площадке Сибирского химического комбината строится опытно-демонстрационный энергетический комплекс, где будут апробированы технологии замыкания ядерного топливного цикла: будет завод по производству и переработке топлива и инновационный реактор на быстрых нейтронах. Хладагент свинцовый БРЕСТ-ОД-300. Наряду с этим в рамках проекта разрабатывается натриевый промышленный реактор на быстрых нейтронах БН-1200. Ученым и инженерам Росатома предстоит решить множество научных и технологических задач, чтобы замкнуть топливный цикл и получить возможность практически полностью использовать природный энергетический потенциал урана.
Международное агентство по атомной энергии (МАГАТЭ)
МАГАТЭ было создано в 1957 году с целью развития сотрудничества между странами в области мирного использования атомной энергии. С самого начала агентство реализовало программу ядерной безопасности и защиты окружающей среды».
Но самая важная функция — контролировать деятельность стран в ядерной сфере. Организация следит за тем, чтобы ядерная энергия развивалась и использовалась только в мирных целях.
Целью этой программы является обеспечение безопасного использования ядерной энергии, защита человека и окружающей среды от воздействия радиации. Агентство также изучило последствия аварии на Чернобыльской АЭС.
Агентство также поддерживает изучение, развитие и применение ядерной энергии в мирных целях и действует как посредник в обмене услугами и материалами между членами агентства.
МАГАТЭ совместно с ООН определяет и устанавливает стандарты безопасности и гигиены труда.
Плюсы и минусы использования ядерной энергии
Сегодня доля ядерной энергии в мировом производстве энергии составляет около 17%. Хотя человечество использует ископаемое топливо, его запасы не безграничны.
Поэтому ядерное топливо используется как альтернатива. Но процесс его получения и использования связан с большим риском для жизни и окружающей среды.
Конечно, ядерные реакторы постоянно совершенствуются, принимаются все возможные меры безопасности, но иногда этого недостаточно. Один из примеров — аварии на Чернобыльской АЭС и Фукусиме.
С одной стороны, исправно функционирующий реактор не выделяет радиации в окружающую среду, а большое количество вредных веществ попадает в атмосферу с тепловых электростанций.
Наибольшую опасность представляет отработавшее топливо, его переработка и хранение. Потому что на сегодняшний день не изобретен полностью безопасный способ утилизации ядерных отходов.
Проблемы, с которыми сталкивается атомная индустрия
- Сопротивление со стороны экологических групп
Международные экологические организации, такие как Гринпис, неоднократно заявляли о своем несогласии со строительством новых атомных станций, а также с продлением срока службы устаревших атомных электростанций, ссылаясь на снижение уровня безопасности реакторов по окончании срока их эксплуатации. В мире существует более 30 неправительственных организаций, в повестке дня которых стоит отказ от использования ядерной энергии. Их противодействие новым возможностям может напрямую повлиять на ввод в эксплуатацию новых станций. Более того, их противодействие продлению срока службы может привести к тому, что операторы будут скептически относиться к будущему своих атомных электростанций после достижения расчетного возраста и к окупаемости инвестиций, если продление срока службы не будет утверждено после истечения первоначального срока службы. Многие из этих НПО создали специальные группы, изучающие негативные аспекты продления срока службы реакторов. Они утверждают, что более старые модернизированные реакторы имеют более высокий риск нарушения безопасности и повышают вероятность аварий. Операторы и инвесторы сочтут разработку проектов атомной генерации менее привлекательной, если существует высокая вероятность того, что станция будет работать только в течение срока ее реализации, и если продление срока службы маловероятно.
- Планы выхода из Европы
После аварии на Фукусиме в Японии правительства нескольких стран пересмотрели свою стратегию в области ядерной энергетики. Некоторые европейские страны решили полностью остановить новые проекты, строительство которых еще не началось, в то время как некоторые запланировали как запретить новые, так и вывести из эксплуатации старые. Германия, Швейцария, Бельгия и Тайвань обладают значительными ядерными мощностями, но планируют закрыть все реакторы к 2030 году. Чтобы отказаться от использования ядерной энергии, эти страны отказываются продлевать лицензию на ядерные блоки, срок действия которых истекает, а срок действия которых истекает, и они закрыты. Таким образом, экономика этих атомных электростанций не пострадает, и, хотя реакторы работают до истечения срока действия лицензий, другие технологии в конечном итоге займут их место и их потенциальный рынок. Это оказывает серьезное влияние на рынок ядерной энергии, делая его практически полным в ближайшие годы в странах с такими планами.
- Пандемия COVID-19
Пандемия COVID-19 пока что не оказала негативного влияния на рынок ядерной энергии ни в одной стране. Лишь очень ограниченное количество строительных проектов было приостановлено в марте, но работа в конечном итоге возобновилась с немного меньшим количеством сотрудников. Однако общий спрос на электроэнергию снизился почти во всех странах мира. Если спрос продолжит снижаться или существенно не восстановится, работа нескольких электростанций будет сокращена в каждой из этих стран. В результате может потребоваться временная остановка некоторых атомных электростанций. Реакторы, которые в настоящее время строятся и которые, как ожидается, будут введены в эксплуатацию в конце 2020 или начале 2021 года, также могут пострадать из-за отсутствия спроса на электроэнергию. Это может привести к задержкам ввода в эксплуатацию.
Российская плавучая атомная электростанция «Академик Ломоносов» Источник: Атомная энергия 2.0
Крупнейшие ядерные аварии в истории
Самые большие и ужасающие ядерные аварии в мире:
- сброс атомных бомб на города Хиросима и Нагасаки (Япония);
- авария на Чернобыльской АЭС (Украина);
- авария в Фукусиме (Япония).
Атомная бомба
На протяжении всей истории атомные бомбы использовались по-разному. Первый произошел в 1945 году в Нью-Мексико, но двумя наиболее важными, несомненно, были взрывы в Хиросиме и Нагасаки во время Второй мировой войны. Их звали Маленький Человек и Толстяк соответственно.
Чернобыльская авария
Одна из крупнейших ядерных аварий в мире произошла на атомной электростанции в городе Припять, Украина, 26 апреля 1986 года. Ее считают одной из самых серьезных экологических катастроф, и ее сравнивают с аварией на Фукусиме.
Паровой взрыв на одной из электростанций четвертого ядерного реактора уничтожил его, и возник пожар. Облако радиоактивных частиц образовалось, упало на землю или переместилось с ветром, и частицы вошли в круговорот воды в природе, как дождь. Большая часть радиоактивных осадков пришлась на Беларусь.
Последствия чернобыльской катастрофы для окружающей среды были немедленными. В километрах вокруг участка сосновый лес высох. Из-за красного цвета мертвых сосен местность получила прозвище Рыжий лес. Рыба в соседней реке Припять стала радиоактивной, и люди больше не смогут ее есть. Умирают скот и лошади. После катастрофы было эвакуировано более 100000 человек, но количество человеческих жертв Чернобыля определить сложно. Он растет и по сей день, потому что последствия радиационного отравления проявляются только через много лет. При таких заболеваниях, как рак, трудно определить его происхождение.
Сегодня Припять по-прежнему остается городом-призраком, который несколько раз грабили и который стал туристической достопримечательностью для сталкеров.
Авария на Фукусиме
Трагическое событие на Фукусиме произошло 11 марта 2011 года. Это вторая по значимости ядерная авария после Чернобыля..
Это произошло из-за цунами на востоке Японии, которое разрушило здания, где были расположены ядерные реакторы, выпустив большое количество радиации наружу. Тысячи людей были эвакуированы, и город понес серьезные экономические потери.
Может ли человечество полностью положиться на атом
К сожалению (или к счастью) нет. Это просто утопия. Дерек Эбботт, профессор Университета Аделаиды в Австралии, однажды подсчитал, что потребуется построить около 15 000 реакторов, чтобы удовлетворить потребности атомных электростанций в электроэнергии. Но в их конструкции, помимо топлива, используются редкие металлы: гафний в качестве поглотителя нейтронов, бериллий в качестве отражателя и так далее. Однако многие редкоземельные металлы жизненно важны для других отраслей.
Кроме того, для каждого из 15 000 реакторов потребуется большой участок земли и ближайший резервуар. Желательно, чтобы этот участок не располагался в густонаселенной местности. Земля выглядит великолепно только на первый взгляд. А для АЭС здесь вообще-то довольно тесно.
Каждую атомную электростанцию в конечном итоге придется вывести из эксплуатации. Их жизненный цикл вряд ли превысит 50-70 лет. Еще 20 лет понадобится, чтобы демонтировать станцию и расчистить место до состояния зеленого газона. Хотя в случае с известной Игналинской АЭС в Литве этот процесс будет продолжаться гораздо дольше. Он был полностью остановлен в 2009 году, и работы по демонтажу первого реактора должны начаться только в 2027 году и закончиться через 11 лет. Там не все просто, нужно понимать, что делать с излучаемым графитом, который использовался в Реакторы РБМК в Советском Союзе. Но это одна из причин для отдельного рассказа об утилизации отработавшего топлива и высокорадиоактивных реакторов.
В 2019 году на ГП Игналинская АЭС демонтировано 5 483 тонны оборудования и сопутствующих объектов. Из них 3216 тонн были обработаны и удалены как нерадиоактивные отходы и будут проданы как металлолом
Кроме того, согласно принципам МАГАТЭ, мы должны управлять ядерными отходами, чтобы не возлагать чрезмерное бремя на будущие поколения. Желательно, чтобы радиация не проникала в грунтовые воды. В Финляндии, например, отходы захоронены на глубине более 500 метров, где они будут храниться тысячи лет в виде облученного ядерного топлива и оборудования самой станции.
Возвращаясь к расчетам профессора Эбботта: помните, что из тысяч лет эксплуатации сотен ядерных реакторов произошло 11 аварий с полным или частичным расплавлением активной зоны. 15 000 реакторов — это во много раз больше ядерных аварий, которые практически невозможно предсказать или смоделировать.
Учитывая все затраты ресурсов, сложности и опасности, которые несет огромная ядерная энергия, ее нельзя рекомендовать как панацею для мира, который вскоре может почувствовать острую потребность в энергии.
Радиофобия
Одна из составляющих качества жизни, а также культуры качества жизни — это социальная стабильность общества. К сожалению, в обществе и среди населения выросло довольно негативное отношение к использованию атомной энергии. Как уже упоминалось, исторически он возник после осознания ужаса бомбардировок Хиросимы и Нагасаки, также под влиянием искаженных идей. Однако подобная «звездная бомбардировка» Дрездена Королевскими военно-воздушными силами Великобритании и ВВС США 13-15 февраля 1945 года во время Второй мировой войны привела к разрушению около четверти промышленной зоны города. Город, предприятия города и около половины остальных построек (городская инфраструктура и жилые дома крупного европейского города). По официальным данным, число погибших составило 25 тысяч человек (пропаганда Геббельса увеличила эту цифру до 200 тысяч). Для сравнения: общее число погибших составило от 90 до 166 тысяч в Хиросиме и от 60 до 80 тысяч в Нагасаки. Большое количество жертв атомной бомбардировки (которую США искали при выборе целей бомбардировки) во многом связано с характером строительства деревянных домов и возникшими пожарами, особенно в Хиросиме, где произошел «огненный смерч» возник».
В основе радиофобии, по всей видимости, лежит преувеличенный страх перед радиацией, в целом это естественная составляющая тех условий, в которых зарождалась и развивалась жизнь на Земле, в том числе человек. И здесь следует больше прислушиваться к рекомендации МКРЗ, в которой говорится, что «к радиации следует относиться с чувством осторожности, а не со страхом» / МКРЗ, публикация 60, 1991./ И, конечно же, необходимо знать диапазоны излучения в котором должно преобладать то или иное чувство. * Эти диапазоны сейчас снова активно обсуждаются в медицинском научном сообществе.
Можно сослаться на заключение МАГАТЭ о том, что:
«Пороговые значения тяжелых детерминированных эффектов, связанных со смертью или опасностью для жизни, или ведущими к непоправимым травмам, которые снижают качество жизни, как правило, составляют от одной до нескольких доз серого излучения (Гр) большей интенсивности (превышающих в диапазоне от в тысячи или миллионы раз превышающие нормальные уровни дозы облучения в условиях фонового излучения), полученные за короткий период времени. Сохранение доз ниже этих пороговых значений устраняет детерминированные эффекты».
/ Мероприятия по подготовке к ядерной или радиологической аварийной ситуации. Руководство по безопасности No. GS-G-2.1. ВЕНА, 2007./
Еще одна причина радиофобии — преувеличенный страх перед ядерными авариями, хотя статистика аварий и несчастных случаев этого не подтверждает. Но, видимо, здесь играют роль страх неизвестного, малоизвестного и психологический стереотип. Не всегда продуманный ответ на ядерную аварию, способный превратить техногенную аварию в социальную катастрофу, тоже играет роль. Что ж, конкуренция между различными производителями энергии и некомпетентность или выкуп некоторых из организаторов экологических кампаний также имеют значение.
Особенно показательны в этом отношении, например, акции протеста против движения поезда с радиоактивными отходами, во время которых железнодорожные пути повреждены или заблокированы. Как это ни парадоксально, защитники окружающей среды своими действиями пытаются нанести ущерб окружающей среде. Хорошо, что упаковка радиоактивных отходов, также в этом случае и в случае крушения поезда, не повреждена до такой степени, что это вызовет выброс радиоактивных отходов в окружающую среду.
В любом случае уменьшение или устранение радиофобии и неправильного реагирования на радиологический инцидент, включая его освещение в СМИ, и, тем более, его предотвращение, значительно повышает социальную и экологическую стабильность, поскольку они являются наиболее важными компонентами качества жизни.
Перспективы атомной энергетики
Среди тех, кто настаивает на необходимости продолжения поиска безопасных и доступных путей развития ядерной энергетики, можно выделить два основных направления. Сторонники первого считают, что все усилия должны быть сосредоточены на устранении общественного недоверия к безопасности ядерных технологий. Для этого необходимо разработать новые реакторы, более безопасные, чем существующие легководные реакторы. Здесь интересны два типа реакторов: «технологически чрезвычайно безопасный» и высокотемпературный «модульный» реактор с газовым охлаждением.
Прототип модульного реактора с газовым охлаждением был разработан в Германии, США и Японии. В отличие от легководного реактора, конструкция модульного реактора с газовым охлаждением такова, что безопасность его работы гарантируется пассивно, без прямого вмешательства оператора или системы электрической или механической защиты. Система пассивной защиты также используется в технологически чрезвычайно безопасных реакторах. Такой реактор, идея которого была предложена в Швеции, похоже, не продвинулась дальше стадии проектирования. Но он получил сильную поддержку в Соединенных Штатах среди тех, кто видит в нем потенциальное преимущество перед модульным реактором с газовым охлаждением. Но будущее обоих вариантов туманно из-за их неопределенной стоимости, трудностей разработки и неоднозначного будущего самой ядерной энергетики.
Сторонники другого направления считают, что до тех пор, пока развитым странам не потребуются новые электростанции, остается мало времени для разработки новых реакторных технологий. По их мнению, первоочередной задачей является стимулирование инвестиций в атомную энергетику.
Но помимо этих двух перспектив развития атомной энергетики сформировалась совершенно другая точка зрения. Он возлагает надежды на более полное использование поставляемой энергии, возобновляемых источников энергии (солнечные батареи и т.д.) и энергосбережения. По мнению сторонников этой точки зрения, если развитые страны перейдут на разработку более дешевых источников света, бытовой техники, отопительного оборудования и кондиционеров, сэкономленной электроэнергии хватит, чтобы обойтись без всех существующих атомных электростанций. Наблюдаемое значительное снижение потребления электроэнергии указывает на то, что экономика может быть важным фактором ограничения спроса на электроэнергию.
Таким образом, атомная энергетика еще не прошла испытания на эффективность, безопасность и общественное признание. Его будущее сейчас зависит от эффективности и надежности контроля за строительством и эксплуатацией атомных электростанций, а также от успеха ряда других проблем, таких как проблема захоронения радиоактивных отходов. Будущее ядерной энергетики также зависит от жизнеспособности и расширения ее сильных конкурентов: угольных электростанций, новых энергосберегающих технологий и возобновляемых источников энергии.
Влияние вируса COVID-19
Ядерная энергетика считает безопасность наиболее важным аспектом из-за характера этой технологии. Это, в свою очередь, также делает безопасность, здоровье и благополучие работников атомной электростанции ключевым элементом работы станции. Для каждой строящейся, находящейся в эксплуатации или выводимой из эксплуатации атомной электростанции существуют планы действий в чрезвычайных ситуациях, даже в случае пандемии. Это помогло большинству атомных электростанций продолжать работать бесперебойно и устойчиво даже после вспышки пандемии COVID-19.
На многих площадках АЭС вторичные специалисты были переведены на удаленную работу и получили необходимое оборудование и доступ. Ключевым сотрудникам было предложено остаться на своих должностях. В свою очередь, были приняты меры по длительному пребыванию рабочих на площадках АЭС, чтобы не было риска заражения, потому что в этом случае необходимо было бы остановить всю станцию.
Очень немногие действующие атомные электростанции сообщили о сокращении рабочих мест. На некоторых строящихся объектах, например, на атомной электростанции Фогтль в США, было меньше рабочих, но у большинства из них дела идут хорошо.
Тем не менее, атомные станции, строительство которых изначально было приостановлено во время вспышки коронавируса, теперь возобновили работу. Строительные работы продолжались на нескольких объектах, но с сокращением рабочей силы для поддержки мер социального дистанцирования. Это может привести к небольшим задержкам в завершении строительства и испытаний на некоторых площадках реакторов, что, в свою очередь, может привести к возможной задержке ввода этих реакторов в эксплуатацию.
В целом в краткосрочной перспективе пандемия COVID-19 для ядерной энергетики не привела к серьезным последствиям. Не произошло значительного сокращения численности персонала и не остановилось производство энергии. Дистанционные механизмы и методы работы, которые ранее никогда не рассматривались в ядерной энергетике, были испытаны, внедрены и адаптированы в течение нескольких недель. В долгосрочной перспективе некоторые атомные электростанции, вероятно, будут закрыты из-за одного из нескольких условий, в том числе более агрессивного распространения вируса COVID-19, заражения им ключевого персонала станции или значительного падения спроса на энергию.
В качестве заключения
Человечество, сознательно или неосознанно стремясь улучшить качество своей жизни, постепенно создало техногенную цивилизацию, которая все больше отделяется от окружающей среды и часто вступает с ней в конфликтные отношения. Однако показатели качества жизни постепенно улучшаются, например средняя продолжительность жизни, средний валовой доход на душу населения, уровень образования и т.д. Групп людей, отдельных стран и народов. В то же время снизилась «полезная емкость природной среды» в виде запасов полезных ископаемых, плодородных земель, разнообразия и количества лесов, флоры и фауны, а также способности природы справляться с отходами техногенной цивилизации и компенсировать вмешательство человека в природные процессы возрастающей негативной нагрузкой на окружающую среду и увеличением загрязнения из-за расточительства человеческой деятельности и техносферы. Человечество постепенно начало понимать пагубность такого курса и выдвигать различные гипотезы о надвигающихся событиях, таких как новый ледниковый период, смена полюсов Земли, апокалипсис и рецепты их избежания, такие как золотой миллиард населения мира..с резкой убылью населения слаборазвитых стран.
Тем не менее, сегодня было бы лучше не паниковать, а понять механизмы положительного воздействия техносферы на качество жизни, согласующиеся с естественными процессами и позволяющие более вдумчиво повышать и даже качество жизни, управляя развитием или замедление отдельных участков техносферы и смягчение негативных последствий их воздействия на природу. А для этого необходимо провести тщательный, научно обоснованный и объективный сравнительный анализ влияния различных видов деятельности на разные показатели качества жизни.
Представляется необходимым конкурировать и планировать дальнейшее развитие не с точки зрения количества добытой нефти, жидкой стали, кубометров вырубленной и проданной древесины или проданного газа, ни с точки зрения количества миллиардеров, а с точки зрения важных показателей качество жизни, такое как продолжительность жизни, уровень образования и здравоохранения, уровень науки и культуры, социальная стабильность и удовлетворенность качеством жизни, чистота воздуха и водной среды и т д. Человечеству необходима качественная культура жизни в гармонично развитой техногенной цивилизации.