Отправляет email-рассылки с помощью сервиса Sendsay

"Энергетика и промышленность России" - избранные материалы

Подписаться Бесплатная «Серебряная» новостная рассылка . Подписчиков 1.155 RSS
←   Май 2013   →
 1
 2
 3
 4
 5
 6
 7
 8
 9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31


За последние 60 дней ни разу не выходила


Сайт рассылки: http://www.eprussia.ru
Открыта: 02-03-2002

Автор
Энергетика и промышленность России

Статистика

1.155 подписчиков
0 за неделю
←   Все выпуски   →

Есть ли будущее у атомной энергетики?


 

Есть ли будущее у атомной энергетики?

 

 

Несмотря на аварию на Фукусиме, люди верят в развитие атомной энергетики. Об этом свидетельствуют и результаты опроса, проводимого на сайте нашей газеты. Но какими станут атомные электростанции будущего, сумеет ли человечество построить действующий термоядерный реактор?

 

Ответив на эти вопросы, мы поймем, какой будет атомная энергетика, скажем, через пятьдесят лет.

Не так давно член-корреспондент РАН, заведующий лабораторией теоретических исследований Института общей и ядерной физики Национального исследовательского центра «Курчатовский институт» Леонид Пономарев высказал следующие мысли по поводу развития атомной энергетики: без атомной энергетики наша цивилизация будущего не имеет, но и современная атомная энергетика будущего не имеет. На чем основаны эти постулаты? Попробуем разобраться.

Для начала надо сказать, что если с начала нашей эры и до 1800 года население Земли выросло только до одного миллиарда человек, то за следующие сто тридцать лет прибавился еще миллиард. Теперь население планеты увеличивается каждые двенадцать лет на один миллиард. В настоящее время потребление энергии в мире составляет около 16 тераватт (ТВт). Разделив эту величину на население планеты, мы получим примерно 2200 Вт на человека, то есть потребляемая каждым жителем Земли (включая детей) энергия соответствует круглосуточной работе двадцати четырех стоваттных электрических ламп! И потребление будет только расти.

Ископаемые энергоносители– газ, угль и нефть – конечны, но возобновляемые источники энергии обеспечить нынешний уровень потребления электроэнергии не способны и будут не способны и в будущем. Так что атомная энергия – единственный возможный вариант для человеческой цивилизации. Однако и здесь есть проблемы.

– Главный вызов атомной энергетике – в том, что почти все нынешние АЭС работают на уране-235. Его запасы малы. Хватит еще на пятьдесят лет эксплуатации таких станций. Более того, использование этого урана означает, фактически, то, что мы топим печи спичками: дрова – это уран-238 и торий, – заявляет господин Пономарев. – Запасов урана-238 и тория хватит, чтобы обеспечить человечество энергией на тысячи лет. Но для их использования нужен уран-235. Если уран-235 весь используют, человечество утратит доступ к практически неисчерпаемым источникам энергии. Так что ториевые реакторы и реакторы на уране-238 (этот тип составляет 99,3 процента всех природных запасов урана) – это вопрос о будущем нашей цивилизации, причем самом близком будущем.

Описанные выше реакторы будут работать на быстрых нейтронах. Реакторы на быстрых нейтронах позволяют трансмутировать долгоживущие (тысячи лет) изотопы в короткоживущие, а это, в свою очередь, позволяет их окончательно захоранивать в геологические формации, сохраняя один и тот же уровень радиации в земле (сколько взяли урана и тория, столько вернули после нескольких сотен лет). Радиоактивные отходы при такой технологии занимают небольшой объем, для них не потребуются большие территории и подземные объемы. Поскольку упомянутые реакторы сами для себя производят ядерное топливо (из урана-238 – плутоний-239), то нет накопления отработавшего ядерного топлива, образуется замкнутый топливный цикл.



Стопроцентно безопасная АЭС

Безусловно и то, что в будущем все больше внимания будет уделяться безопасности атомных электростанций. Ведь любое ЧП на АЭС порождает в обществе панические настроения (хотя, на деле, от радиации за все время эксплуатации атомных электростанций пострадало меньше людей, чем от фобий, связанных с радиацией). Так что АЭС будущего станут максимально безопасными.

Ученые вот уже много лет ведут разработки ядерных реакторов с так называемой естественной безопасностью. Что это означает? На таких реакторах принципиально не могут происходить тяжелые аварии, защита от них базируется только на законах физики. Даже если все стержни регулирования мощности и аварийной защиты будут извлечены, разрушения топлива не произойдет. Для этого в таком реакторе будет использоваться тяжелый металлический теплоноситель (свинец или свинец-висмут). Такой теплоноситель не горит и не может вытекать в больших количествах из активной зоны.

Кроме того, по мнению специалистов, на АЭС будущего начнет применяться плотное ядерное топливо и равновесное количество делящихся элементов (сколько делится и выделяет энергию, столько же вновь образуется). Это исключит возможность разгона реактора на мгновенных нейтронах (что произошло на Чернобыльской АЭС). В топливном цикле реактора не будет лишних делящихся элементов, которые можно было бы изъять без того, чтобы реактор встал, нет необходимости обогащать уран. Кроме того, ядерное топливо в замкнутом топливном цикле станут смешивать с высокорадиоактивными элементами, поэтому проблема хищения делящихся материалов перестанет существовать.

Работа над созданием таких реакторов и их топливного цикла уже активно ведется. К 2020 году должен заработать первый опытный реактор БРЕСТ-300, проектируется реактор СВБР-100, ведутся испытания плотного топлива и технологий переработки. Энергокомплексы на основе подобных реакторов и пристанционного топливного цикла можно будет свободно продавать в неядерные страны, не опасаясь хищения радиоактивных материалов для создания ядерного оружия. Эксперты считают, что переход атомной энергетики на реакторы естественной безопасности произойдет эволюционно, начиная с 2025 2030 годов.



АЭС в коробке

Надо также сказать, что такие атомные электростанции, которые можно будет продавать в другие страны, наверняка станут модульными. Хотя в настоящее время действующих пилотных проектов модульных атомных станций малой и средней мощности (АСМСМ) не существует, все специалисты утверждают, что их появление – не за горами.

Модульный характер АСМСМ определяет принцип построения АЭС из отдельных модулей с возможностью получения надежных, гибких энергетических систем. Особенностью АСМСМ станет то, что они будут строиться «под ключ» на заводах-изготовителях и транспортироваться до места назначения к потребителю в полной готовности. АСМСМ будут сочетать высокую технологичность, качество, экономичность заводского серийного изготовления и обеспечивать высокую гибкость в финансировании, размещении и удовлетворении требований потребителя относительно количества и качества вырабатываемой энергии.

Уже сейчас проектные проработки АСМСМ показывают высокие показатели безопасности и надежности. Их работа не зависит от внешних природных условий, они позволяют стабильно обеспечивать потребителей энергией. Такие станции до 100 МВт электрической мощности очень помогут региональной энергетике.



Термоядерная энергетика будущего

Однако все, о чем мы писали выше, является лишь развитием старых идей, доведением их до совершенства. По-настоящему новым словом в развитии атомной энергетики станет создание действующего термоядерного реактора.

В чем основные преимущества ядерного синтеза? Прежде всего, в экономичности. Термоядерная реакция может приводить к выделению огромного количества энергии, в десять миллионов раз превышающего стандартное тепловыделение при обычных химических реакциях (типа сжигания ископаемого топлива). Для сравнения укажем, что количество угля, необходимого для обеспечения работы тепловой электростанции мощностью 1 ГВт, составляет 10 000 тонн в день (десять железнодорожных вагонов), а термоядерная установка такой же мощности будет потреблять в день лишь около 1 килограмма топлива.

Исходным топливом для термоядерного реактора являются литий и вода. Литий представляет собой обычный металл, широко используемый в бытовых приборах (в батарейках для мобильных телефонов и т. п.). Например, для производства 200 000 кВт-ч электрической энергии (что эквивалентно энергии, содержащейся в 70 тоннах угля) термоядерному реактору потребуется такое количество лития, которое содержится в одной батарейке для компьютера, а количество дейтерия – в 45 литрах воды. Указанная выше величина соответствует современному потреблению электроэнергии (в пересчете на одного человека) в странах ЕС за тридцать лет. Сам факт, что столь ничтожное количество лития может обеспечить выработку такого количества электроэнергии (без выбросов CO2 и без малейшего загрязнения атмосферы), – серьезный аргумент для скорейшего развития термоядерной энергетики.

Дейтерия должно хватить на миллионы лет, а запасы легко добываемого лития вполне достаточны для обеспечения потребностей в течение сотен лет. Даже если запасы лития в горных породах иссякнут, мы сможем добывать его из воды, где он содержится в достаточно высокой концентрации (в сто раз превосходящей концентрацию урана), чтобы его добыча была экономически целесообразной.

Другое преимущество – высокая внутренняя безопасность термоядерного реактора. Плазма, используемая в термоядерных установках, имеет очень низкую плотность (примерно в миллион раз ниже плотности атмосферы), вследствие чего рабочая среда установок никогда не будет содержать в себе энергии, достаточной для возникновения серьезных происшествий или аварий. Кроме того, загрузка «топливом» должна производиться непрерывно, что позволяет легко останавливать ее работу, не говоря уже о том, что в случае аварии и резкого изменения окружающей среды термоядерное «пламя» должно просто погаснуть. Наконец, хотя объем используемой плазмы значителен, из за ее низкой плотности там содержится лишь очень небольшое количество трития (общим весом примерно как десять почтовых марок). Поэтому даже при самых тяжелых ситуациях и авариях (полное разрушение оболочки и выделение всего содержащегося в ней трития, например, при землетрясении и падении самолета на станцию) в окружающую среду поступит лишь незначительное количество топлива, что не потребует эвакуации населения из близлежащих населенных пунктов.

Сейчас опытный термоядерный реактор ITER создается консорциумом, в который входят Европейский Союз, Япония, Россия, США, Китай, Южная Корея и Индия. Общая численность населения этих стран составляет около половины всего населения Земли, так что проект можно назвать глобальным ответом на глобальный вызов. Основные компоненты и узлы реактора ITER уже созданы и испытаны, а строительство уже начато в местечке Кадараш (Франция). Запуск реактора запланирован на 2018 год, а получение дейтерий-водородной плазмы – на 2026 год, так как ввод реактора в действие требует длительных и серьезных испытаний для плазмы из водорода и дейтерия.

И если все пройдет удачно, человечество на долгое время сможет забыть о нехватке электроэнергии, а ядерная энергия утвердиться в качестве главного источника электроэнергии на Земле.


 

С вопросами и предложениями обращайтесь по адресу ep@eprussia.ru



Информационный портал Энергетика и промышленность России - это:

Ежедневная новостная лента Новости энергетики.

Уникальная бесплатная электронная библиотека для специалистов.

Электронная версия и архив газеты Энергетика и промышленность России.

Новинки нормативно-технической литературы от издательств в разделе Книжный магазин.

Доска объявлений для предприятий, работающих в промышленно-энергетических отраслях.

Информация об отраслевых выставках, конференциях и семинарах в разделе Выставки.

Каталог сайтов компаний ТЭК и промышленности.

Наш портал может предложить рекламодателям следующие Услуги:
Участие в "Каталоге ЭПР" (в том числе регулярное самостоятельное размещение ваших новостей в ленте Новости компаний);
Размещение рекламных баннеров различных форматов на всех страницах портала;
Размещение рекламных статей.
В избранное