От лидерства к забвению
В середине XX века Соединенные Штаты стали безоговорочным лидером в атомной энергетике. Благодаря такому заделу и сегодня в стране 92 действующих реактора — значительно больше, чем где бы то ни было в мире. Однако за последние три десятилетия в США ввели в строй всего одну АЭС, а в лидеры на мировых коммерческих рынках, по признанию МАГАТЭ, вышла Россия.
В Европе за последние 16 лет запустили всего одну атомную станцию. Речь про заработавший на днях в Финляндии ядерный реактор «Олкилуото-3», который сможет покрывать до 14 % потребности страны в электроэнергии. Проблема в том, что строили его 18 лет, хотя запустить планировали еще в 2009 году.
Атомная электростанция «Олкилуото», Финляндия
Фото: M.Pakats / Shutterstock / FOTODOM
Похожая ситуация наблюдается и в США. Запущенный в марте реактор на АЭС «Вогтль» в штате Джорджия американская компания Westinghouse строила десять лет, сорвав все сроки и раздув до безобразия бюджет. Возведение двух станций в Южной Каролине и вовсе пришлось свернуть по тем же причинам.
К недавним успехам Westinghouse можно отнести лишь проекты в Китае, но там с первых этапов строительства привлекали местных подрядчиков. В Поднебесной, в отличие от США и Европы, мирный атом на подъеме и, как следствие, достаточно квалифицированных специалистов. Америка же многие компетенции утратила: не хватает ни экспертизы, ни навыков. Потому что неофициально в стране в 1990-е был введен мораторий на строительство новых АЭС. И пока Китай и Южная Корея стремительно наращивают компетенции, на Западе развитие технологий хоть и не прекратилось полностью, но серьезно замедлилось: приток студентов в отрасль начал таять, передавать знания и наращивать их стало некому.
Страх против цифр
Три четверти жителей России поддерживают развитие атомной энергетики. Того же мнения придерживаются 61 % американцев и 57 % французов. Даже в Германии 82 % жителей выступили за продолжение работы последних АЭС. Так в чем же дело?
В Японии власти стремятся сломать негативное отношение граждан к мирному атому, возникшее после аварии на «Фукусиме-1»
Инфографика: И. М. Коптяев, Е. Р. Магарил / Анализ отношения населения разных стран к атомной энергетике / Уральский федеральный университет
В Европе свою непреклонную волю диктует лобби зеленых, которое отказывается признавать экологичность и безопасность современной атомной энергетики. В Германии вдобавок нет нужных технологий для переработки ОЯТ, поэтому раньше немцы отправляли его для обезвреживания в Россию.
В США все несколько прозаичнее. После аварии на АЭС «Три-Майл-Айленд» в Пенсильвании в 1979 году строить новые энергоблоки стало невыгодно. Несмотря на то что последствия для людей и окружающей среды были ничтожными, в американском обществе произошел всплеск антиядерных настроений. Он был подкреплен рядом государственных и судебных решений, которые сделали мирный атом нерентабельным. В последующие годы 71 заложенная атомная станция так и не была достроена. Помимо законодательных препятствий, называют еще три причины: строить начинают до завершения проектирования, плохой менеджмент, нехватка специалистов для обслуживания станции.
Опасно или экологично?
Атомные станции по уровню выбросов уступают только наземным ветрякам, выделяя всего 12 граммов углекислого газа на киловатт-час. Это в 40 и 68 раз меньше, чем газовые и угольные соответственно. Мирный атом — экологически чистый и недорогой способ добычи электроэнергии, который может позволить себе даже Бангладеш. Для бедных государств ядерная энергетика едва ли не единственный способ дать людям электричество, поскольку завозить газ и уголь в нужных объемах такие страны не могут.
АЭС «Руппур» — строящаяся атомная электростанция в Республике Бангладеш
Фото: M. Nafis Fuad / CC BY-SA 4.0
Однако неизбежно возникает логичный вопрос о ядерных могильниках. Куда девать отработавшее ядерное топливо (ОЯТ)? Современные технологии позволяют 97 % таких отходов использовать повторно. Оставшиеся 3 % планируется дожигать на экспериментальных реакторах. Кроме того, из ОЯТ добывают дорогостоящие металлы, в том числе калифорний-252, стоимость которого достигает 27 млн долларов за грамм. В России ядерный рециклинг уже реальность, пусть пока и на отдельных атомных станциях. Но накопленное на других использовать повторно тоже возможно.
Диск из металла калифорния
Фото: United States Department of Energy / The Chemistry of the Actinide and Transactinide Elements. Springer, Dordrecht. / Public Domain
Тем не менее отходы образуются, и их необходимо хранить в специальных условиях. Меры безопасности для этого давно проработаны. По подсчетам Naked Science, за 60 с лишним лет существования ядерной энергетики накопилось только 2,5 тыс. тонн того, что переработать пока действительно нельзя. Для сравнения, ветряки дают 150 тыс. тонн отходов в виде одних только стеклопластиковых лопастей на триллион киловатт-часов — примерно столько энергии в год сейчас потребляет Россия.
Даже несмотря на то что и ООН, и Еврокомиссия признают атомную энергию экологичной, страх перед ней на Западе укоренился слишком глубоко. Ведь еще до появления атомной энергетики как таковой людей пугали радиацией в кино и литературе, а катастрофы на «Три-Майл-Айленд», в Чернобыле и на «Фукусиме-1» серьезно подкосили отрасль.
Как в России обезвреживают ядерные и токсичные отходы
Читать
Плюсы и минусы атомной энергетики
Рассмотрим плюсы и минусы атомной энергетики.
Работа АЭС имеет огромные возможности для обеспечения человечества энергетическими ресурсами. При работе нет потребления сырья, не требуется работа добывающей промышленности. Не используется кислород воздуха, не выделяются в окружающее пространство вредные и опасные вещества.
Однако после исчерпания (которое обычно происходит в течении 20-30 лет) отработанное атомное топливо нуждается в утилизации и захоронении. Также утилизации подлежат и все конструкции отработавшего реактора, которые много лет подвергались действию радиации. Уменьшение радиоактивного фона происходит медленно, и места захоронений долгое время будут непригодны для жизни.
Еще большую опасность представляют аварии с выбросом радиоактивного вещества в окружающее пространство. События, произошедшие в Чернобыле в 1986 г, на Фукусиме в 2011 г привели к радиоактивному загрязнению обширных областей.
Рис. 3. Опасности ядерной энергетики.
Поэтому, хотя развитию ядерной энергетики альтернативы нет, необходимо помнить, что, как и любое изобретение человечества, она несет в себе не только выгоды, но и угрозы, и принимать меры для их исключения.
Что мы узнали?
Первая атомная АЭС была построена в 1954г в Обнинске. Атомная энергия позволяет иметь доступ к большим энергетическим ресурсам, являясь экологически более чистой, чем обычные тепловые электростанции. Однако, ядерное топливо представляет собой большую угрозу в случае аварий, а кроме того, после отработки требует утилизации и захоронения.
-
/5
Вопрос 1 из 5
Уголь возвращается
Последствия отказа от АЭС в Carnegie Mellon University оценили на примере жителей долины реки Теннеси, где в 1985–1988 годах под давлением зеленых остановили два реактора. Нехватку энергии власти компенсировали открытием двух угольных теплоэлектростанций. В результате в округе выросло загрязнение воздуха, а средний вес новорожденных упал на 5,4 %, или на 134 грамма. Это, в свою очередь, привело к понижению IQ и качества жизни этих людей.
Дымоход угольной электростанции
Фото: engel.ac / Shutterstock / FOTODOM
В масштабах страны картина и вовсе ужасающая. Ежегодно в Штатах из-за воздействия ТЭС на окружающую среду преждевременно умирают 50 тыс. человек. Очевидно, схожая картина наблюдается по всему миру, просто нет соответствующих исследований.
Уголь остается главным источником электроэнергии в мире
Инфографика: ВЕДОМОСТИ / Статистический обзор мировой энергетики, 2021 год
С 2021 года на фоне энергетического кризиса начался «угольный ренессанс», и по итогам года выработка электроэнергии с помощью угля в мире достигла исторического максимума. Чуть меньший рост показала газовая генерация. Китай, Индия, США, Европа стали наращивать долю угля в своих энергосистемах.
Россия пошла по пути постепенного отказа от угольной энергетики, однако новые угольные ТЭС продолжают строиться и в нашей стране. При наиболее реалистичном сценарии доля этого вида топлива в энергобалансе государства сохранится на текущем уровне 10,9 % вплоть до 2050 года. К тому времени атомная энергетика сможет обеспечивать четверть потребности РФ в электроэнергии. Но начнется рост только после 2030 года, а сначала произойдет спад с текущих 20 % до 12 %. Это связано с выводом ряда устаревающих мощностей, да и новые станции не могут сразу начать работать на заявленном уровне. Кроме того, постепенно увеличивается выработка на солнечных, ветряных и гидроэлектростанциях. Вместе с АЭС они образуют так называемый зеленый квадрат экологически чистых источников.
Калининская АЭС в Удомле в Тверской области
Фото: «Росатом»
Не в каждой стране есть крупные реки, круглый год светит солнце и достаточно ветра, чтобы получать от них энергию. Атомную станцию же можно построить и в пустыне, и в зоне вечной мерзлоты. Кроме того, современная ядерная энергетика вносит серьезный вклад в борьбу с глобальным потеплением, став экономичной и экологически чистой альтернативой угольным и газовым ТЭС. Совершенствование технологий открывает новые горизонты, в том числе в безопасности и удешевлении стоимости киловатт-часа такой энергии. Вдобавок ядерная энергия, по всей видимости, пригодится для освоения космоса.
Применение атомной энергии
Суть работы всех современных электростанций (исключение – солнечные) – это преобразование механической энергии вращения вала генератора в электрическую. Энергия же вращения производится по-разному. В гидроэлектростанциях это вращение лопаток гидротурбины, а в ветроэнергетике – вращение лопастей ветрового колеса. Но чаще всего, генераторы вращаются паровыми турбинами, пар для которых производится в паровых котлах.
Тепло для котлов с начала XXв производилось сжиганием угля или мазута. Добыча этих ископаемых становилась все дороже, а требовалось их все больше. В середине XXв появилась новая возможность получения тепла в гораздо больших объемах с меньшими затратами – использование энергии распада тяжелых элементов. В атомном реакторе происходит управляемая ядерная реакция распада ядер урана с выделением большого количества тепла, которое и служит для выработки электроэнергии.
Рис. 1. Схема атомной электростанции.
Первая в мире атомная электростанция (АЭС) была построена в 1954 г в СССР, в городе Обнинске. Мощность вырабатываемой электроэнергии составила 5 МВт. В качестве источника энергии использовался уран-235. Это был реактор на тепловых («медленных») нейтронах.
Рис. 2. АЭС в Обнинске.
К сожалению, уран-235 в природном сырье слишком распылен. И его концентрирование (обогащение) обходится все дороже. Поэтому велись разработки реакторов на «быстрых» нейтронах, где можно использовать уран-238, и торий-232, наиболее распространенные в природе. Также такие реакторы являются более безопасными – в них ниже давления и температуры, а отработанное топливо быстрее распадается, теряя радиоактивность.
Но разработка реакторов на быстрых нейтронах имеет ряд трудно разрешимых проблем конструктивного и экономического плана, поэтому в настоящее время в мире работает лишь два таких реактора на Белоярской АЭС, остальные страны остановили или заморозили разработки.
Вариант 2:
Атомные электростанции (АЭС) – это один из наиболее эффективных и экологически чистых источников энергии. Они могут обеспечить электроэнергией миллионы людей, не загрязняя окружающую среду. Однако, существует множество опасений и проблем, связанных с использованием АЭС. Взрывы, аварии и утечки радиации могут привести к катастрофическим последствиям для жизни и здоровья людей, а также для экологии.
С одной стороны, АЭС – это надежный источник энергии, который может обеспечить электроэнергией миллионы людей. Они могут работать круглосуточно, не завися от погодных условий и колебаний спроса на электроэнергию. Кроме того, АЭС являются экологически чистым источником энергии, не загрязняя окружающую среду и не выбрасывая в атмосферу вредные вещества.
С другой стороны, использование АЭС сопряжено с множеством опасностей и проблем. Взрывы, аварии и утечки радиации могут привести к катастрофическим последствиям для жизни и здоровья людей, а также для экологии. Кроме того, АЭС требуют больших инвестиций и затрат на обслуживание и ремонт, а также на утилизацию ядерных отходов.
Одним из наиболее известных примеров катастрофы на АЭС является Чернобыльская катастрофа, которая произошла в 1986 году. Эта катастрофа привела к высокому уровню радиации в окружающей среде и серьезным последствиям для здоровья людей. Кроме того, существует риск террористических атак на АЭС, что может привести к катастрофическим последствиям.
С другой стороны, существуют технологии, которые могут снизить риски использования АЭС. Например, новые типы реакторов могут быть более безопасными и эффективными, чем старые. Кроме того, существуют методы утилизации ядерных отходов, которые могут снизить их воздействие на окружающую среду.
Одним из аргументов в пользу использования АЭС является необходимость снижения зависимости от ископаемых видов топлива, таких как нефть и газ. Атомная энергия может стать альтернативой для этих видов топлива и снизить зависимость от них. Кроме того, АЭС могут быть использованы для производства водорода, который может стать энергетическим источником будущего.
Однако, необходимо учитывать и экономические аспекты использования АЭС. Они требуют больших инвестиций и затрат на обслуживание и ремонт, а также на утилизацию ядерных отходов. Кроме того, существуют альтернативные источники энергии, такие как солнечная и ветровая энергия, которые могут быть более экономически эффективными.
Таким образом, использование АЭС имеет свои преимущества и недостатки. Необходимо проводить более тщательную оценку рисков и принимать меры для обеспечения безопасности АЭС. Кроме того, необходимо развивать альтернативные источники энергии, такие как солнечная и ветровая энергия, чтобы снизить зависимость от АЭС.