Атомная энергетика будущего

1. Атомная энергетика будущего

Хлановская Полина
Атомная энергетика будущего
МБОУ СШ №17 г. Новый Уренгой
9-А

2. Атомная энергетика

Энергия, выделяемая при разделении ядерных частиц, используется в качестве
источника энергии с середины XX века. Хотя при производстве энергии не выделяются такие
же опасные парниковые газы, как при сжигании ископаемого топлива, опасения по поводу
риска расплавления, опасных отходов долговременного хранения и стоимости
строительства означают, что атомное будущее, о котором многие мечтали в прошлом, может
оказаться недостижимым.

3. Как деление ядер используется для получения атомной энергии?

Проведённые в 1930-х годах эксперименты по бомбардировке атомов ядерными
частицами привели к созданию моделей деления, которые обещали, что из нужных
изотопов тяжёлых элементов, таких как уран, может высвобождаться значительное
количество энергии.
В течение последующего десятилетия технологические достижения в области
деления ядер использовались для создания новых классов супероружия. Только
после Второй мировой войны инженеры вновь обратили внимание на возможность
использования процесса деления ядер для устойчивого производства тепла,
пригодного для выработки электроэнергии.
Подобно тому, как пар, получаемый при сжигании ископаемого топлива в котле,
вращает турбину, соединённую с электрогенератором, пар из «ядерного котла» также
можно использовать для выработки электроэнергии.

4. Как деление ядер используется для получения атомной энергии?

В эпоху, когда при производстве около
60% электроэнергии в мире выделяются
парниковые
газы,
угрожающие
катастрофическим
глобальным
потеплением,
атомная
энергетика
представляет собой сравнительно чистую
альтернативу.
Однако существуют издержки, которые
могут
ограничить
возможности
использования атомной энергии для
спасения от климатического кризиса.
Градирни атомной электростанции

5. В чём проблема ядерной энергетики?

Проблемы атомной энергетики делятся на три категории - отходы, риск и стоимость.
Приведём примеры каждой из них.

6. Отходы

Одна из самых больших озабоченностей общественности по поводу атомной энергетики в
последние десятилетия связана с тем, что делать с урановым топливом после того, как
оно настолько насытится делящимися продуктами, что перестанет быть эффективным
для производства энергии.
Высокоактивные отходы содержат изотопы, радиоактивность которых может снизиться за
тысячи лет до уровня, примерно соответствующего уровню радиоактивности руды, из
которой они были получены. В настоящее время в мире хранится более четверти
миллиона тонн высокорадиоактивных отходов, ожидающих захоронения или
переработки.
Так ли это плохо?
Замена угольных электростанций на атомные позволит ежегодно сберегать в атмосфере
несколько миллионов тонн CO2, не говоря уже о твёрдых частицах и других
загрязняющих веществах.

7. Риски

Чернобыльская АЭС, расплавившаяся во время технических испытаний в 1986 году,
превратилась в радиоактивные руины. В 2011 году после землетрясения в Японии
произошла авария на атомной станции "Фукусима". Подобные разрушительные
события достаточно редки однако, по некоторым оценкам, такие аварии могут
происходить раз в 10-20 лет.
Насколько это может быть опасно? Трудно сказать, это зависит от множества
факторов, связанных с плотностью населения, степенью облучения и концентрацией
изотопов.
Тем не менее, привыкнув к воздействию сжигания ископаемого топлива на здоровье
человека, мы мало задумываемся о влиянии на него твёрдых частиц, образующихся
при сжигании угля. Который сам по себе тоже не совсем свободен от радиоактивных
веществ.

8. Стоимость

Для сравнения затрат на производство электроэнергии исследователи используют
нормированную стоимость энергии, или LCOE [levelized cost of energy]. Это показатель
средней себестоимости выработки электроэнергии, рассчитанный на весь срок
службы объекта.
Показатель зависит от множества факторов, связанных с местоположением и
колебаниями поставок ресурсов. Тем не менее, можно получить общее представление
о LCOE в мире для сравнения технологий.
Согласно докладу о состоянии атомной энергетики в мире на 2020 год, за десятилетие
с 2009 по 2019 год LCOE для атомной энергетики выросла на 26% и составила $155
за мегаватт-час. В то же время угольная снизилась на 2%, до $109.
Солнечная фотоэлектрическая энергетика, напротив, упала почти на 90% и составила
всего $41.

9. Замкнутый ядерный топливный цикл

Существующая атомная энергетика работает, в основном, в открытом
ядерном топливном цикле, при котором отработавшие тепловыделяющие сборки
(ТВС) не перерабатываются, а размещаются в специальных хранилищах. При этом
следует отметить, что в отработавших ТВС около 97% массы представляют собой
уран и плутоний, которые можно повторно использовать.
Кроме ограниченности ресурсной базы у атомной энергетики с ядерными
реакто
рами на тепловых нейтронах, функционирующей в открытом топливном цикле, есть
еще один существенный недостаток — необходимость захоронения накопленного от
работавшего ядерного топлива (ОЯТ). Объемы ОЯТ непрерывно растут и в настоящий
момент составляют около трехсот тысяч тонн.
В настоящее время в мире эксплуатируются только два энергетических
быстрых реатора БН-600 и БН-800. Оба эти реактора входят в состав Белоярской
АЭС, расположенной недалеко от города Екатеринбург в России

10. Замкнутый ядерный топливный цикл

Технологии, необходимые для переработки топлива и выделения различных
фракций изотопов в промышленных масштабах, разрабатываются уже почти
восемьдесят лет. Замкнутый ядерный топливный цикл можно применять для ядерной
энергетики, основанной на реакторах как на тепловых нейтронах, так и на быстрых
нейтронах. Целью является уменьшение опасности ОЯТ за счет повторного
использования урана и плутония.
В Стратегии развития ядерной энергетики России до 2050 года и на период до
2100 года предусмотрено развитие двухкомпонентной ядерной энергетики,
включающей реакторы на тепловых и быстрых нейтронах. Поэтому в России
производится переработка топлива тепловых реакторов на заводе РТ-1 в г.Озерск и
налажено повторное использование регенерированного урана. В планах на
ближайшие годы запланированы пуск
в эксплуатацию нового опытнодемонстрационного центра по переработке ОЯТ, а так же разработка технологии
производства нового РЕМИКС-топлива для реакторов ВВЭР.
РЕМИКС — смешанное оксидное уран-плутониевое топливо на основе
неразделенной смеси извлеченных из ОЯТ реакторов ВВЭР урана и плутония с
добавлением обогащенного природного или регенерированного урана.

11. О реакторах на быстрых нейтронах

Россия накопила значительный позитивный опыт в «быстрой» энергетике.
Общая наработка по этим технологиям составляет более 120 реакторолет из почти
300 в мире, при этом не было выявлено каких-либо принципиальных пороков этого
направления. Особо следует отметить безупречную работу реактора БН-600 в течение
25 лет и формирование научно-технической базы для дальнейшего развития.
Это не означает, что необходим немедленный и полный переход на ядерные
реакторы с быстрыми нейтронами. Это значит, что при строительстве данных
реакторов, ядерная энергетика освободится от значительной части нынешних
проблем и затрат и сможет направить дополнительные средства на более
эффективное развитие отрасли, внедрение и продвижение инновационных проектов.

12. Могут ли атомные электростанции спасти мир?

Новые технологии всегда могут изменить ситуацию. Поиск лучших способов
улавливания ядерных отходов может сделать их более безопасными. Альтернативы
изотопам урана могут снять тревогу по поводу расплавов и возможности создания
оружия в ядерных программах. Изменение технологий может повлиять на масштабы
реакторов или даже полностью повысить их LCOE.
Анализ внедрения атомной и возобновляемой энергетики в более чем ста странах за
последние 25 лет показал, что атомная энергетика не достигла таких же результатов
по снижению выбросов углерода, как возобновляемая.
Более того, инвестиции в атомную энергетику - это невозвратные затраты, которые
затрудняют последующий переход на возобновляемые источники энергии.
Это не означает, что ядерной энергетике нет места в будущем производстве энергии.
Например, освоение космоса может выиграть от развития технологий ядерного
деления. Помимо производства энергии, бесценной отраслью является производство
особых изотопов для медицины и научных исследований с использованием деления.