Ядерный энергетический комплекс.
История ядерной энергетики охватывает период более полувека, и за это время она уже стала традиционной отраслью энергетики. В настоящее время выработка электроэнергии на АЭС составляет основу энергобаланса и энергопотребления.
С пуском в 1954 г. в г. Обнинске под Москвой первой в мире атомной электростанции у нас в стране появилась новая отрасль энергетического производства – ядерная энергетика. Многие специалисты весьма оптимистично полагали, что уже к 2000 г. атомная энергетика будет давать около четверти общей мировой выработки электроэнергии.
Однако ожидания оказались преувеличенными. В 2000 г. доля ядерного топлива в мировом энергобалансе составляла лишь 6%.
Темпы строительства новых атомных электростанций снизились под влиянием крупных аварий на АЭС, особенно на Чернобыльской в СССР в 1986 г. и на Фукусима – 1 в Японии в 2011 г.
Таким образом, многие страны после аварии на АЭС Фукусима-1 переоценили свои программы развития ядерной энергетики.
Однако, несмотря на эти проблемы, ядерная энергетика предлагает реальную возможность низкоуглеродного производства электричества и уменьшения зависимости от ископаемого органического топлива и является гарантом энергообеспечения государств.
Доля АЭС в структуре потребления первичных энергоресурсов упала с 4,9% в 1990 г. до 4,6% в 2000 г. Будущее атомной энергетики зависит от решения проблем их надежности и безопасности.
По состоянию на начало 2015 г. всего в мире на 195 атомных электростанциях эксплуатировалось 438 ядерных энергоблоков, 71 установки находились в стадии строительства и 126 в стадии проектирования.
По количеству атомных реакторов первое место в мире занимали США – 104, за ними следовали Франция – 59, Япония – 50, Россия – 33, Южная Корея – 23, Китай – 21, Индия – 21, Канада –19, Великобритания – 16, Украина – 15, Швеция – 10, Германия – 9.
Общая мощность энергетических реакторов составляла 374 332 МВт.
Несмотря на то, что атомная энергетика обеспечивала значительную часть мирового европейского производства электроэнергии, накануне третьего тысячелетия отрасль сталкивалась с серьезными проблемами экологического и политического характера.
Кроме того, для большинства стран, эксплуатирующих АЭС, серьезную проблему представляет безопасное хранение возрастающих запасов отработанного топлива и ядерных отходов, часть которых будет сохранять радиоактивность до конца третьего тысячелетия.
Россия обладает технологией ядерной электроэнергетики полного цикла от добычи урановых руд до выработки электроэнергии.
В начале третьего тысячелетия в России в эксплуатации находилось десять атомных электростанций, на которых действовало 33 энергоблока общей мощностью около 25 МГВт.
В России используется и совершенствуется технология реакторов на быстрых нейтронах, увеличивающая запасы топлива для классических реакторов в несколько раз.
Динамика роста производства атомной электроэнергии в последние годы характеризовалась следующими данными: 2007 г. – 160 млрд. кВт. ч., 2008 г. – 163 млрд. кВт. ч., 2009 г. – 164 млрд. кВт. ч., 2010 г. –171 млрд. кВт. ч., 2011 г. –173 млрд. кВт. ч., 2012 г. – 178 млрд. кВт. ч., 2013 г. – 178 млрд. кВт. ч.
В 2014 г. атомными электростанциями было выработано рекордное за всю историю отрасли количество электроэнергии – 181 млрд. кВт·ч, что составило около 18 % от общей выработки в Единой энергосистеме.
Для сравнения – аналогичный показатель для стран Западной Европы в целом оставлял 30%, во Франции – около 74%, Бельгии и Словакии более 51%, на Украине – 46%.
Следует подчеркнуть, что себестоимость электроэнергии, производимой АЭС, в полтора-два раза ниже, чем на ТЭС.
В перспективе планируется ввести в эксплуатацию новые энергоблоки на Калининской, Курской, Ростовской, Ленинградской и Кольской АЭС. Вместе с тем, в Центральном и Северо-Западном районах предполагается вывести из эксплуатации ряд мощностей.
В связи с планируемым развитием атомной энергетики и, как следствие, увеличением потребности в маневренной мощности в европейской части России в 2011–2017 годах предусматривается строительство Загорской ГАЭС-2 в энергосистеме Москвы и Московской области и Зеленчукской ГАЭС в энергосистеме Карачаево-Черкесской Республики ОЭС Юга (140 МВт).
Ожидается, что в дальнейшем в России будут сооружаться более совершенные и более безопасные АЭС, мощности которых могут возрасти к 2020 г. до 50 ГВт.
Стоимость реализации программы развития атомной энергетики России на ближайшее десятилетие оценивается примерно в 13,8 млрд. долл. Большая часть ассигнований предназначена для государственной корпорации «Росатом», которая будет осуществлять реконструкцию действующих станций и строительство новых, в том числе в Калининградской области.
В 2003 г. в России была разработана комплексная научно-исследовательская программа в области водородной энергетики и топливных элементов.
Программа реализуется Российской академией наук при финансовой поддержке компании «Норильский никель». Создание водородных топливных элементов способно в корне изменить всю мировую энергетическую систему.
Основным научным направлением развития атомной энергетики является создание технологии управляемого термоядерного синтеза. Потенциал термоядерного синтеза как источника энергии будущего весьма велик. Даже если предположить, что дейтерий-тритиевые термоядерные реакторы должны будут обеспечивать все будущие потребности электроэнергетики, то запасов основного расходуемого материала – лития – хватит на многие сотни лет.
Российские ученые участвуют в проекте разработки международного экспериментального термоядерного реактора. Анализ соответствующих проектов позволяет сделать вывод о возможности строительства первых коммерческих термоядерных реакторов уже во второй половине XXI в. Это позволит сделать технологический прорыв, сравнимый с периодом освоения ядерной энергии и проникновением в космическое пространство.