Содержание
Как работают АЭС и, что будет, если их отключить?
Атомные электростанции (АЭС) вырабатывают электрическую и тепловую энергию, являясь неотъемлемой частью повседневной жизни. Местом рождения первой в мире АЭС стал СССР: строительство началось в 1954 году, а спустя 68 лет в мире насчитывается 437 ядерных реакторов, расположенных в 32 странах. Эти больше котлы бывают разных размеров и форм и могут работать на различных видах топлива, расщепляя атомы для нагрева воды и ее преобразования в пар, давление которого приводит в действие генераторы. Атомные электростанции считаются относительно безопасными для окружающей среды, так как не способствуют выбросам СО2 в атмосферу. Однако в 1986 году мир потрясла авария на Чернобыльской АЭС, а в 2011 году катастрофа настигла японскую станцию «Фукусима-1», тем самым доказав, что называть АЭС безопасными нельзя. Но стоит ли ждать чего-то подобного в будущем? Давайте разбираться!
Откуда берется электричество?
Работа атомных электростанций обеспечивает эффективное и надежное электроснабжение по всему миру – ядерная энергетика оказывает наименьшее воздействие на окружающую среду, в отличие от электростанций работающих на ископаемом топливе.
Увы, но сжигание угля и нефти для выработки тепла приводит к выбросам в атмосферу углекислого газа, усугубляя парниковый эффект.
АЭС получают тепловую энергию в результате расщепления атомных ядер в активной зоне реактора. Основным топливом сегодня является уран – тяжелый радиоактивный химический элемент, который содержится в большинстве горных пород. Деление атомов урана-235, например, приводит к выработке огромного количества тепла, а сам по себе ядерный реактор способен постоянно производить энергию и электричество.
Чем опасны атомные электростанции?
Будучи безопасными источниками электроэнергии, АЭС, все же, могут угрожать здоровью людей и всех живых существ на Земле. Отходы, образующиеся в результате работы атомных электростанций, остаются радиоактивными на протяжении десятков и даже сотен тысяч лет. В то же самое время решений для их долгосрочного хранения не существует – большинство ядерных отходов находятся во временных надземных хранилищах. Но так как подобных мест для хранения сегодня не хватает, промышленность обращается к другим типам хранилищ (более дорогостоящим и потенциально менее безопасным).
Одной из главных проблем использования АЭС является развитие ядерно-энергетических программ, которые увеличивают вероятность распространения ядерного оружия. Это вновь возвращает нас к вопросу об ответственности ученых за свои изобретения – в конечном итоге применение ядерного оружия может уничтожить жизнь на Земле. А еще атомные электростанции являются потенциальной мишенью для террористических атак.
Весомую роль также играет человеческий фактор и стихийные бедствия. Так, сильное цунами обошло механизмы безопасности нескольких электростанций в 2011 году, став причиной сразу трех аварий на «Фукусиме-1», а последствия взрыва ядерного реактора в Чернобыле привели к распространению раковых заболеваний среди населения, проживающего в непосредственной близости от АЭС.
Так как перегрев реактора может привести к чудовищным последствиям, его необходимо постоянно охлаждать – по этой причине атомные электростанции должны располагаться рядом с источником воды. Вот только количество мест, защищенных от засух, наводнений, ураганов, землетрясений и других потенциальных бедствий, сокращается во всем мире.
Ситуацию усугубляет увеличение числа экстремальных погодных явлений в результате стремительного изменения климата.
Что будет есть отключить АЭС?
Существует ряд правил безопасного отключения АЭС, включая очистку радиоактивно загрязненных систем, конструкций станции и последующего удаления радиоактивного топлива. Окончательное закрытие атомной электростанции требует деактивации объекта (для снижения остаточной радиоактивности) и последующего демонтажа конструкций.
Соблюдение всех требований процесса отключения станции необходимо для защиты сотрудников АЭС и населения близлежащих районов. Но что будет если отключить станцию от питания не завершив ее вывод из эксплуатации? Эксперты уверены, что отсутствие электроэнергии и частые перебои питания станции потенциально опасны и могут привести к катастрофе.
Чтобы не допустить перегрев реакторов в случае обесточивания АЭС, необходимо прокачивать воду исправным насосом (что, к слову, невозможно без электричества). По этой причине на каждом блоке АЭС существует резервный источник питания, например, несколько дизельных генераторов, которые автоматически запускаются при отсутствии внешнего питания.
Специалисты также считают, что если перебои подачи электроэнергии на АЭС участятся, а станции будут работать в таком режиме слишком долго, избежать аварии будет практически невозможно.
По словам бывшего научного сотрудника Министерства обороны ядерной энергетики и технологий США Робина Граймса, отключение питания работающего реактора может привести к перегреву: «При определенных обстоятельствах перегрев ядерного реактора приведет у тому, что он фактически расплавится».
Напомним, что во время аварии на АЭС «Фукусима-1» работа одного из трех реакторов была успешно остановлена, однако системы резервного питания и охлаждения не сработали. Это, как мы знаем сегодня, привело к частичному плавлению всех реакторов станции, а основной причиной аварии считаются землетрясение и цунами, которые бушевали в стране на протяжении несколько дней.
И все же самой страшной аварией является взрыв ядерного реактора на Чернобыльской АЭС. Среди причин катастрофы эксперты выделяют наличие неисправностей и ошибок в эксплуатации станции.
Сам взрыв унес жизни более четырех тысяч человек, а количество пострадавших от радиации до сих пор окончательно неизвестно.
Что такое лучевая болезнь?
Первые описания лучевой болезни появились после бомбардировок японских городов Хиросима и Нагасаки силами ВВС США в августе 1945 года: врачам пришлось иметь дело с неизвестным заболеванием, симптомы которого «внезапно появлялись у некоторых пациентов без видимых повреждений». Сегодня мы знаем, что пострадавшие столкнулись с отсроченными последствиями радиационного облучения.
Острая лучевая болезнь – это заболевание, возникающее в результате воздействия различных видов ионизирующих излучений, которое характеризуется тошнотой, рвотой, диареей, анорексией, головной болью, недомоганием и учащенным сердцебиением (тахикардией).
Тяжесть состояния при лучевой болезни зависит от полученной дозы ионизирующего излучения. Так, при небольших дозах дискомфорт проходит в течение нескольких часов или дней, однако мощное облучение способствует проникновению радиации в большую часть организма всего за несколько минут.
Спасти таких больных от мучительной смерти к сожалению невозможно, – отмечают специалисты.
Высокие дозы радиации также нарушают работу физиологических систем организма, разрушая клеточные структуры. Исследователи отмечают, что последствия облучения негативно сказываются на делении клеток, а потому намного опаснее для детей, чем для взрослых.
Выходит, комфорт и блага цивилизации дорого обходятся человечеству. Но стоят ли они подобного риска?
Любовь Соковикова, Hi-News
Источник: https://eenergy.media/archives/24035?utm_source=sendpulse&utm_medium=email&utm_campaign=energy-298-292
Сколько АЭС у ЕС: сможет ли мирный атом заменить Европе энергию из РФ | Статьи
Европейский союз все громче заявляет о своем стремлении избавиться от российского газа, нефти и угля. Для выполнения этой задачи хотя бы в области производства электроэнергии потребуется наращивание альтернативных мощностей. Однако, как показал 2021 год, возобновляемые источники энергии в роли ведущих недостаточно надежны, а кроме того, при кратном увеличении мощностей потребуют гораздо больше сырья (металлов, композитов, пластика, а значит, и того же газа).
Таким образом, остается, как говорят американцы, «ядерная опция» (nuclear option), и на этот раз это образное выражение нужно понимать буквально. Атомные электростанции действительно могут являться выходом из ситуации, пусть и долгосрочным, но сейчас во многих странах ЕС направление движения скорее обратное — за закрытие АЭС.
По итогам 2021 года доля атомных станций в общем производстве электроэнергии в Европе составляла около 25%, находясь на втором месте после ископаемого топлива. По этому показателю атомная энергетика все еще заметно опережает возобновляемые источники за вычетом гидроэнергетики (около 18%). В абсолютных цифрах атомная электрогенерация в Европе составила 683 тыс. гигаватт-часов, из которых более половины (350 тыс.) приходится всего на одну страну — Францию (отметим, не потребляющую и 15% всей энергии в Европейском союзе). На первый взгляд цифры общего производства довольно солидные, однако все познается в сравнении. В 2005 году страны Евросоюза производили без малого миллион гигаватт-часов электроэнергии, в полтора раза больше, чем сейчас.
Это при том, что за последние 17 лет и потребности Европы в электричестве выросли на несколько процентов.
В конце XX века картина была принципиально иной. Триггером для развития атомной энергетики на континенте стал нефтяной кризис 1973 года. Если до него все страны континента на немногочисленных АЭС производили всего около 50 тыс. гигаватт-часов, то к 1980 году это число достигло 200 тыс. гигаватт-часов, а к 1985 году — 800 тыс. Рост в геометрической прогрессии закончился в 1990-е годы, не в последнюю очередь под влиянием Чернобыльской катастрофы. Однако после этого было достигнуто «плато», с которого европейские атомщики начали сползать во второй половине 2000-х годов.
Сколько АЭС у ЕС
Блок 4-го ядерного реактора на Чернобыльской АЭС, где в 1986 году произошла авария, Украина
Фото: Global Look Press/ZUMA Press/Str
А дальше начался обвал: атомофобия, резко возросшая активность «зеленых» и, наконец, авария на японской АЭС «Фукусима» подорвали доверие европейцев к атомной энергетике.
Настроения населения подогревались в том числе и лоббистами конкурирующих энергоотраслей: от углеводородной до быстрорастущей возобновляемой. В итоге падение объемов генерации на 30% чуть более чем за десятилетие. Большая часть этих потерь так и не была компенсирована за счет внутренних источников, в результате чего зависимость ЕС от внешних поставок (как газа, нефти и угля, так и металлов и солнечных батарей) существенно увеличилась.
Новый шанс у атомщиков появился в последние годы. Сначала проблему изменения климата и увеличения выбросов CO2 стало сложно игнорировать, как минимум из-за повышенного общественного внимания. Выступления активистов и всеобщая заряженность на борьбу с этим явлением в конце 2010-х начали приносить плоды, и европейские страны стали принимать программы строительства электростанций с минимумом выбросов. После долгих дебатов к этой категории отнесли и атомную энергетику, хотя это понравилось не всем странам союза. Затем началась спецоперация России на Украине, которая вызвала к жизни воинственную риторику о необходимости отказа ЕС от российских нефти и газа, заменить которые аналогами из США и Ближнего Востока в обозримом будущем практически невозможно.
По сути, как и в 1973 году, создался необходимый для атомного ренессанса общественно-политический ландшафт.
На самом деле вероятность реализации этих шансов спустя полвека выглядит небольшой. Мало того что атомные станции требуют колоссальных инвестиций и долгое время работают в убыток (зато после окупаемости капитальных вложений через 15–20 лет атомная энергия становится самой дешевой), так еще и по-прежнему идет процесс закрытия работающих станций. Впрочем, в разных странах складывается разная ситуация.
Германия
Пожалуй, наиболее яркий пример атомного кризиса в Евросоюзе. В ФРГ «зеленые», как представленные отдельной партией, так и представители других политических организаций, набрали в последние десятилетия огромную силу и влияние. В первую очередь их давлением можно объяснить быстрое эмоциональное решение о сворачивании в Германии мирного атома после аварии на Фукусиме.
Сколько АЭС у ЕС
АЭС Неккарвестхайм, Германия
Фото: Global Look Press/imageBROKER/Lilly
На данный момент в стране осталось всего три станции общей мощностью 4,3 гигаватта. Объем их производства не превышает 30 тыс. гигаватт-часов в год. Это около 5% потребностей страны в электроэнергии. Еще недавно эти объемы были намного больше, но в декабре прошлого года были остановлены еще три реактора. С оставшимися тоже есть проблемы: запаса урановых стержней для продолжения работы в следующем году там просто нет, а выпуск новых может занять больше года. При этом Россия является основным поставщиком ядерного топлива в Германию.
Компании, управляющие станциями, объясняют, что для значительной пролонгации их работы требуются дополнительные технические решения, а также подробная документация, включающая оценку всех рисков и издержек. Фирмы готовы пойти на все это при условии стопроцентных гарантий возрождения германской программы мирного атома, защиты их от любых претензий со стороны экологов — одним словом, полным пересмотром всей политики в этой сфере, которая проводилась в последнее десятилетие или полтора.
Следует учитывать, что «зеленые» в ФРГ сейчас представлены в правительстве, и не просто в правительстве, а в министерстве экономики (министр Роберт Хабек), которое является для отрасли профильным. Невозможно представить, что эта партия, находившаяся многие декады в авангарде борьбы против АЭС, вдруг признает свою неправоту (политически это будет самоубийство). Поэтому другие политические силы могут сколько угодно заявлять канцлеру Олафу Шольцу о том, что сохранение АЭС в рабочем состоянии помогло бы снизить зависимость от российского газа на треть, как это сделал представитель «Альтернативы для Германии» Марк Бернхард на прошлой неделе, ситуацию это не поменяет никак.
Италия
Итальянская атомная энергетика встала на ноги одной из первых в Западной Европе. В конце 1980-х годов четыре АЭС страны имели довольно высокий уровень выработки, но они были практически в один момент закрыты в 1990 году под влиянием трагедии в Чернобыле.
Решение было принято на национальном референдуме в 1987-м. С тех пор определенные попытки возродить сектор предпринимались, особенно в нулевые, однако авария на Фукусиме поставила на этих планах крест.
Сколько АЭС у ЕС
АЭС Гарильяно, Италия
Фото: commons.wikimedia.org/Demaag
Что интересно, Италия могла бы быть одной из самых заинтересованных в развитии отрасли страной. Никаких горючих полезных ископаемых у этого государства нет, возобновляемые источники развиваются очень слабо в сравнении с североевропейскими странами, потенциал гидроэнергетики также весьма ограничен. Но пока все выглядит так, что смерть итальянского мирного атома окончательна.
Франция
К настоящему моменту удельный вес атомной энергетики в общем производстве электроэнергии в стране составляет около 70%, и это значительно больше, чем где бы то ни было в мире.
Реакция Франции на события в Фукусиме была полностью обратной германской. Тогдашний президент Николя Саркози лишь постановил усилить меры безопасности, что привело к некоторому подорожанию электроэнергии с АЭС. Новый глава государства Франсуа Олланд, впрочем, распорядился снизить эту долю до 50% к 2025 году, а Национальная ассамблея вотировала этот законопроект в 2014 году. Однако уже в 2018-м Эммануэль Макрон заявил о переносе этих сроков до 2035 года, а крупнейшая энергокомпания страны EDF заявила о разворачивании масштабной инвестиционной программы. В 2020 году Макрон уточнил задачу, объявив о расширении строительства малых атомных реакторов. Впрочем, единственной компанией, которая имеет подобные работающие образцы, на данный момент является «Росатом». EDF же придется провести еще несколько лет подготовительной работы.
Сколько АЭС у ЕС
АЭС Фессенхайм, Франция
Фото: Global Look Press/dpa/Patrick Seeger
В феврале на фоне стремительного роста цен на нефть и газ стало известно о планах Франции построить еще 14 больших ядерных реакторов, а срок эксплуатации ныне действующих продлить до 50 лет при условии, что экспертиза сочтет их безопасными.
Тема снижения доли атома в энергобалансе, кажется, закрыта на долгие годы. Сейчас Франция занимает второе место по дешевизне электроэнергии для промышленных потребителей во всей Европе.
Малые страны ЕС
В Бельгии долгое время вели политику, схожую с немецкой. Планировалось закрыть все АЭС (сейчас осталось две — Тианж и Дул) до 2025 года. Ситуация изменилась в феврале, когда в кратчайшие сроки было принято решение пересмотреть все планы на остановку реакторов. Сейчас срок их работы установлен как неопределенный. Впрочем, разговоров о строительстве дополнительных мощностей не ведется.
В Венгрии в дополнение к существующим четырем ядерным реакторам на станции Пакс планируется построить еще два, причем работа будет проводиться «Росатомом». Новые водо-водяные реакторы по мощности примерно в 2,5 раза превзойдут старые. Это позволит нарастить суммарную мощность АЭС до 4 мегаватт и закрыть большую часть потребностей страны в электроэнергии (сейчас она достигает 50%).
Сколько АЭС у ЕС
Строительство АЭС Ханхикиви-1 в Финляндии
Фото: Global Look Press/imago-images/Vesa Moilanen
Программа АЭС развивается и в Финляндии, которая благодаря возведению новых реакторов собирается полностью отказаться от импорта российской электроэнергии в 2030-е годы. Успехи достигаются благодаря общественному мнению: 48% финнов позитивно оценивают атомную энергетику и лишь 17% — негативно. Такое соотношение является совсем нечастым для Европы.
Во многих других государствах настрой скорее антиатомный. Скажем, Австрию и Люксембург возмутило стремление ЕС внести АЭС в список производителей «зеленой» энергии. Изменится ли их позиция в связи с совершенно другой геополитической ситуацией, пока не ясно, но, как и во многих других случаях, вряд ли стоит ждать поворота на 180 градусов.
В целом говорить о серьезном пересмотре позиций по атомной энергетике в Европе не приходится.
В континентальном масштабе значимое увеличение генерации произойдет только во Франции. При этом крайне сомнительно, что она сможет полностью обеспечить электроэнергией даже ближайших соседей: хотя в целом республика является энергоизбыточной, но в определенные периоды она, наоборот, закупает электричество у сопредельных государств.
Как работает ядерная энергия | EARTH 104: Earth and the Environment (Development)
How Nuclear Energy Works
У Мэгги Коэрт-Бейкер есть отличная статья о том, как работают атомные электростанции, с акцентом на ядерную реакцию деления и какие механизмы в атомной электростанции чтобы реакция не вышла из-под контроля. Она была написана сразу после инцидента на Фукусима-дайчи. Прежде чем продолжить, пожалуйста, ознакомьтесь со статьей и обратите внимание не только на то, как работают растения, но и на то, как контролируются ядерные реакции внутри растений. В статье также есть действительно хорошее описание того, как реакции на атомных электростанциях могут продолжаться каскадом даже после того, как станция была «закрыта», что в основном и вызывает аварии, подобные тем, которые произошли на АЭС «Три-Майл-Айленд» и Чернобыльской АЭС.
Обязательное чтение:
Ядерная энергия 101: Внутри «черного ящика» электростанций
Активируйте свое обучение
Как описано в статье, ссылка на которую приведена выше, когда активная зона реактора отключается, она не работает до конца сразу в ноль. Реактору требуется несколько дней, чтобы перестать производить тепло, что обычно приводит к расплавлению, когда оно происходит. Почему останов активной зоны реактора не похож на щелчок выключателя?
Щелкните, чтобы получить ответ.
ОТВЕТ: Стержни управления, используемые для отключения активной зоны реактора, работают, изолируя топливные стержни друг от друга. Это предотвращает инициирование новых ядерных реакций. Однако управляющие стержни не изолируют и не «выключают» отдельные атомы урана внутри одного и того же топливного стержня, а это означает, что уже протекающие реакции будут продолжаться до тех пор, пока они не пройдут свой естественный ход.
Основы атомной электростанции на самом деле не так уж сложны.
На самом деле, существует удивительное сходство с установками, работающими на ископаемом топливе, в том, что в конечном итоге на атомной электростанции происходит выработка пара, приводящего в движение турбину внутри генератора, который вырабатывает электричество. Но в отличие от электростанций, работающих на ископаемом топливе, которые нагревают воду за счет сжигания топлива, вода на атомных электростанциях нагревается за счет атомной реакции.
Существует два основных типа атомных реакций. Первый — это ядерный синтез, с которым мы все хорошо знакомы, знаем мы об этом или нет. Это ядерный синтез, который держит солнце горячим. При ядерном синтезе атомы соединяются вместе. Слово «присоединился» здесь немного научного жаргона. На самом деле энергия высвобождается, когда атомы сталкиваются друг с другом на очень высоких скоростях. Если вы когда-нибудь видели, как два автомобиля сталкиваются на высокой скорости, вы имеете некоторое представление о том, как может выделяться энергия, когда объекты сталкиваются друг с другом.
Несмотря на годы исследований ядерного синтеза, ученым так и не удалось создать управляемую реакцию в лабораторных условиях. Если бы они могли, большинство мировых энергетических проблем было бы решено в одночасье, поскольку количество энергии, высвобождаемой в результате термоядерной реакции, было бы огромным. Но на данный момент fusion находится в стопке «может быть, когда-нибудь».
Второй тип ядерной реакции — деление, противоположное синтезу — атомы расщепляются, что также высвобождает энергию. U-235 является естественно радиоактивным, а это означает, что ядро нестабильно, и в конечном итоге он отдаст часть энергии и части своего ядра, чтобы добраться до стабильного атома, но это занимает много времени — период полураспада составляет 700 миллионов лет. На рисунке ниже примерно показано, как это работает. Атом (в случае атомной электростанции атом урана-235) бомбардируется нейтронами, часть которых поглощается ядром, поэтому U-235 становится U-236 — это делает его еще более нестабильным, поэтому атом распадается на два более легких атома, называемых дочерними продуктами.
U-236 распадается на криптон (Kr-92) и барий (Ва-141), а также выделяет энергию в виде тепла, гамма-излучения (плохо для нас) и 3-х нейтронов. (Обратите внимание, что если вы суммируете вес дочерних продуктов и нейтронов, 92+141+3, вы получите 236, вес U-236, который разделился). Эти нейтроны вылетают из исходного атома и врезаются в другие атомы урана-235, вызывая еще 3 реакции деления урана-235, каждая из которых генерирует еще 3 нейтрона. Как видите, вскоре появляется много нейтронов и, следовательно, много реакций и, следовательно, много тепла, которое нагревает воду, окружающую топливные стержни, создает пар, вращает турбину — как и многие другие системы. для производства электричества.
Реакция ядерного деления, описанная выше, является примером механизма положительной обратной связи, который естественным образом будет ускоряться до тех пор, пока не будет израсходовано все топливо (U-235). Это означает, что он имеет тенденцию выделять все больше и больше тепла, и если его не остановить, это приведет к тому, что вода в корпусе реактора станет слишком горячей и создаст слишком большое давление, чтобы реактор мог его удержать, — тогда у вас будет большой паровой взрыв, как в Чернобыле.
Для управления этой реакцией в активной зоне реактора имеется ряд регулирующих стержней, изготовленных из материалов, поглощающих нейтроны, испускаемые во время реакции деления. Таким образом, регулирующие стержни позволяют операторам регулировать скорость реакции и, следовательно, скорость производства тепла.
Деление 235-U вызвано бомбардировкой нейтронами. Реакция деления производит тепло, излучение, дочерние продукты и другие неотроны, которые вызывают дополнительные реакции деления.
Источник: Дэвид Байс
Реактор с водой под давлением.
Источник: общественное достояние. См. Википедию Реактор с водой под давлением
Реактор с кипящей водой.
Источник: Роберт Стеффенс (псевдоним RobbyBer, 8 ноября 2004 г.), SVG: Marlus_Gancher, Antonsusi (разговор) с использованием файла Marlus_Gancher. См. Обсуждение файлов: Schema Siedewasserreaktor.svg#License history GFDL через Wikimedia Commons 9.0005
В настоящее время эксплуатируются два основных типа атомных электростанций.
Первым и наиболее распространенным является реактор с водой под давлением (PWR), который показан на анимации ниже. В PWR горячая вода проходит через активную зону реактора (где она поглощает тепло ядерных реакций деления) и затем прокачивается через теплообменник, где нагревает другую жидкость, производящую пар, приводящий в действие турбину. Основным преимуществом этого типа конструкции является то, что вода в первом контуре (который проходит через активную зону) фактически не вступает в контакт с жидкостью в парогенераторе, поэтому, если трубы или клапаны не сломаются, нет риска загрязнения или Утечка радиоактивной воды с завода. Реактор с кипящей водой (BWR), показанный на следующем рисунке, использует несколько более простую конструкцию, в которой вода, протекающая через активную зону, испаряется в пар, что приводит в действие турбину для выработки электроэнергии. Хотя конструкция проще, это означает, что пар, поступающий в турбину, может быть радиоактивным.
Трудно сказать, является ли один дизайн более выгодным, чем другой.
Оба типа были вовлечены в крупные аварии на атомных электростанциях. Реактор на Три-Майл-Айленде был PWR, а реактор на Фукусиме был BWR, так что потенциал проблем существует на любом типе АЭС. Возможно, стоит упомянуть, что инцидент на Три-Майл-Айленде, вероятно, был вызван не только человеческим фактором и плохой конструкцией системы управления реактором, но и самой конструкцией реактора. Реактор в Чернобыле был необычной советской конструкции под названием «легководный графитовый реактор», который на самом деле не был предназначен для использования в качестве коммерческой атомной электростанции, но все равно был адаптирован для этого использования. У Всемирной ядерной ассоциации есть хорошее описание технологии Чернобыльской АЭС с описанием того, что пошло не так (и здесь центральную роль сыграла человеческая ошибка).
Были разработаны усовершенствованные реакторы PWR, в которых используются более пассивные конструкции для защиты реактора от перегрева, без каких-либо насосов или внешнего источника питания.
Westinghouse разработала одну из таких конструкций, AP1000, которая в настоящее время развертывается в Китае. Для тех, кто заинтересован, дополнительную информацию о пассивных конструкциях PWR можно найти на сайте Westinghouse Nuclear.
Атомная энергия: что нужно знать
Почему ядерная энергия?
В свете высоких мировых цен на газ нам необходимо обеспечить, чтобы будущее энергоснабжение Великобритании подкреплялось надежной, доступной по цене низкоуглеродной электроэнергией, которая вырабатывается в этой стране.
Новая атомная энергетика является важной частью наших планов не только по обеспечению большей энергетической независимости, но и по созданию качественных рабочих мест и стимулированию экономического роста.
Крупномасштабная атомная энергетика — это технология с очень низким уровнем выбросов углерода, которая обеспечивает надежную базовую мощность, необходимую нам в больших масштабах, с очень небольшой территории; Hinkley Point C, например, будет снабжать электроэнергией около 6 миллионов домов площадью всего в четверть квадратной мили.
Безопасна ли ядерная энергетика?
Да. Как подтвердило Международное агентство по атомной энергии ООН, атомные электростанции «являются одними из самых безопасных и надежных объектов в мире», а атомная энергетика — одна из самых безопасных форм производства энергии.
Для сравнения: годовая доза радиации для взрослого человека, живущего рядом с новой атомной электростанцией, намного меньше, чем совершивший один трансатлантический перелет или съевший 100 г бразильских орехов — ни один из этих продуктов не имеет сильного излучения.
В Великобритании у нас есть хорошо зарекомендовавшая себя система регулирования, отражающая передовую международную практику, и отрасль, которая придает чрезвычайно большое значение безопасности, достигая ведущих мировых стандартов в области здравоохранения и безопасности при каждой проверке.
Атомная энергетика в Великобритании работает без происшествий на протяжении десятилетий, и все операторы атомных станций в Великобритании несут ответственность перед надежными и независимыми регулирующими органами — Управлением по ядерному регулированию (ONR) и соответствующим природоохранным регулирующим органом.
Если ONR сочтет, что какая-либо ядерная установка небезопасна или ненадежна, ей не будет разрешено эксплуатироваться.
Как работает атомная энергетика?
Традиционные атомные электростанции используют тепло, выделяемое при ядерном делении, для производства пара. Пар используется для вращения больших турбин, вырабатывающих электроэнергию. Атомные электростанции нагревают воду.
При делении ядер атомы расщепляются, образуя более мелкие атомы, высвобождая энергию. Деление происходит внутри реактора атомной электростанции. В центре реактора находится активная зона, содержащая урановое топливо, разделенное на керамические таблетки.
Каждая керамическая гранула производит примерно такое же количество энергии, как 150 галлонов нефти. Эти богатые энергией гранулы уложены встык в 12-футовые металлические топливные стержни. Связка топливных стержней, некоторые из которых состоят из сотен стержней, называется тепловыделяющей сборкой. Активная зона реактора содержит множество тепловыделяющих сборок.
Как Комитет по изменению климата, так и Международное энергетическое агентство подчеркивают роль новых ядерных мощностей по производству электроэнергии в партнерстве с возобновляемыми источниками энергии как ключевого элемента достижения чистого нуля. В недавнем отчете Европейской экономической комиссии ООН ясно сказано, что «мировые климатические цели не будут достигнуты, если ядерные технологии будут исключены» из будущей декарбонизации.
Как насчет захоронения ядерных отходов?
Правительство обязуется использовать установки для геологического захоронения (GDF) для захоронения ядерных отходов.
GDF признан во всем мире лучшим долгосрочным решением для обращения с радиоактивными отходами.
Нам нужно устойчивое решение для радиоактивных отходов, которые уже накопились за многие десятилетия. В настоящее время он безопасно хранится на объектах по всей Великобритании, но это не долгосрочное решение, и мы будем двигаться в направлении геологического захоронения новых и существующих отходов.
Местные мероприятия проводятся для местных жителей, чтобы узнать больше о GDF и о том, что это будет означать для сообщества, в котором он проводится.
GDF — это многомиллиардная инвестиция в инфраструктуру, которая обеспечит квалифицированные рабочие места и преимущества для сообщества, в котором он находится, более 100 лет. Это также может потребовать крупных инвестиций в местные транспортные средства и другую инфраструктуру.
Что в настоящее время делает правительство для поддержки атомной энергетики?
Стратегия предусматривает значительное ускорение использования атомной энергии с целью достижения к 2050 году до 24 ГВт энергии от этого безопасного, чистого и надежного источника энергии. Это составит около 25% нашего прогнозируемого спроса на электроэнергию. В зависимости от технологической готовности промышленности малые модульные реакторы станут ключевой частью портфеля ядерных проектов.
Новый правительственный орган, Great British Nuclear, будет немедленно создан для продвижения новых проектов, подкрепленных значительным финансированием, и в этом месяце мы запустим Фонд поддержки ядерной энергетики будущего на сумму 120 миллионов фунтов стерлингов.
Мы будем работать над тем, чтобы как можно скорее реализовать ряд проектов в этом десятилетии, включая площадку Wylfa в Англси. Это может означать поставку до 8 реакторов, что эквивалентно одному реактору в год вместо одного в десятилетие, ускоряя ядерную энергетику в Великобритании.
Мы намерены построить первую новую атомную электростанцию нового поколения в Хинкли-Пойнт-С в Сомерсете, которая будет обеспечивать 3,2 ГВт надежной электроэнергии с низким уровнем выбросов углерода в течение примерно 60 лет для питания около 6 миллионов домов и создания 25 000 рабочих мест.
EDF является ведущим инвестором, строящим Hinkley Point C. Они нацелены на ввод в эксплуатацию первого реактора в июне 2026 года. Застройщик полностью финансирует проект.
С января 2021 года мы ведем конструктивные переговоры по проекту Sizewell C в графстве Саффолк, как наиболее перспективному потенциальному проекту в Великобритании. В случае одобрения Sizewell C станет копией Hinkley Point C, обеспечивая электричеством 6 миллионов домов и создавая тысячи ценных рабочих мест по всей стране.
В январе мы предоставили 100 миллионов фунтов стерлингов разработчику Sizewell C для инвестирования в проект, чтобы помочь довести его до зрелости, привлечь инвесторов и перейти к следующему этапу переговоров.
Как указано в Обзоре расходов на 2021 год, доступно до 1,7 млрд фунтов стерлингов для поддержки утверждения по крайней мере одной новой атомной электростанции в этом парламенте.
Закон о финансировании ядерной энергетики получил королевскую санкцию на прошлой неделе. Закон позволит использовать модель финансирования регулируемой базы активов для новых ядерных проектов, что устранит препятствия на пути развития этих проектов и снизит стоимость их финансирования.
Advanced Nuclear Fund включает до 210 миллионов фунтов стерлингов, объявленных в ноябре 2021 года для Rolls-Royce на разработку конструкции одного из первых в мире малых модульных реакторов. Это может быть развернуто в Великобритании в начале 2030-х годов для увеличения ядерных мощностей Великобритании.
Мы также создаем новый Фонд развития ядерной энергетики будущего в размере до 120 миллионов фунтов стерлингов для оказания адресной поддержки новым ядерным предприятиям и облегчения выхода новых компаний на рынок.
Что такое малые модульные реакторы (ММР)?
Малые модульные реакторы — это уменьшенные версии обычных ядерных реакторов с водяным охлаждением. Конструкции бывают разных размеров, но их выходная мощность составляет примерно пятую-треть мощности более крупных и традиционных реакторов в Хинкли-Пойнт-С.
В мире разрабатывается широкий спектр новых реакторных технологий. Многие конструкции имеют потенциал для целого ряда применений, помимо низкоуглеродного производства электроэнергии, включая производство водорода, прямого нагрева для промышленных или бытовых нужд или обращения с ядерными отходами.
Правительство Великобритании считает, что ММР могут играть важную роль наряду с крупными атомными станциями в качестве низкоуглеродного источника энергии для поддержки безопасной и доступной декарбонизированной энергетической системы.
Их можно легко производить вдали от мест, где они используются, и развертывать там, где это необходимо, и они могут стать преобразующей технологией для промышленных центров Великобритании.
Что такое усовершенствованные модульные реакторы (AMR)?
AMR — это следующее поколение ядерной энергетики. В этих реакторах используются новые и инновационные виды топлива, охлаждающие жидкости и технологии для выработки экстремального тепла для промышленных применений, а также для производства электроэнергии для питания домов людей.
В них используются те же принципы модульного построения, что и в SMR, что делает их более гибкими в развертывании.
Мы вложили до 385 миллионов фунтов стерлингов в Advanced Nuclear Fund (ANF) для поддержки разработки ММР и УПП. Это включает в себя до 210 миллионов фунтов стерлингов, предоставленных Rolls-Royce SMR в качестве гранта на разработку их конструкции SMR, которая будет соответствовать требованиям отрасли.
Этот фонд станет частью мер, которые правительство предпримет для информирования инвестиционных решений во время следующего парламента по дальнейшим ядерным проектам.
ANF также включает финансирование реализации планов амбициозной программы Advanced Modular Research, Development & Demonstration (RD&D), целью которой является проведение демонстрации AMR не позднее начала 2030-х годов. Недавно мы объявили, что высокотемпературные газовые реакторы (ВТГР) будут в центре внимания этой программы.
Сколько времени нужно, чтобы атомная станция заработала?
Сроки запуска новых ядерных проектов значительно варьируются в зависимости от ряда факторов.
Крупномасштабные ядерные проекты требуют длительных периодов строительства, но малые модульные реакторы, например, могут быть развернуты в начале 2030-х годов, а инновации в производстве и строительстве могут еще больше сократить время строительства.
Что происходит со старыми атомными электростанциями?
EDF, которая эксплуатирует все британские усовершенствованные газоохлаждаемые реакторы (AGR), а также Sizewell B, продлила срок службы многих электростанций, построенных в 1970-е и 80-е годы в Великобритании.
Однако, когда атомные станции достигают предела своих генерирующих мощностей, они переходят к следующему этапу своей жизни, который заключается в удалении топлива и подготовке к выводу из эксплуатации.
Этот процесс находится в ведении Управления по выводу из эксплуатации ядерных объектов (NDA), государственного учреждения, обладающего высоким уровнем технических знаний в области безопасного и надежного выполнения этого процесса.
В настоящее время EDF Energy управляет 6 электростанциями в Англии и Шотландии. Ожидается, что Sizewell B, единственный в Великобритании реактор с водой под давлением, продолжит производство после 2028 года9.0005
Станции AGR в Торнессе, Хинкли-Пойнт B, Хейшем-1, Хейшем-2 и Хартлпул прекратят выработку электроэнергии в период с 2022 по 2028 год. а затем вывод из эксплуатации.
Что касается будущего использования этих объектов, перед NDA стоит четкая задача безопасно вывести их из эксплуатации, освободив землю для будущего использования.