И драматические события на АЭС «Фукусима-1» нанесли серьезный ущерб развитию атомной энергетики во всем мире. Стараниями средств массовой информации создано стойкое убеждение о неизбежной опасности любой электростанции с ядерной силовой установкой.
Но, по мнению многих ученых, достойной альтернативы в обеспечении потребности в электроэнергии пока нет, а, например, Балаковская - крупнейшая АЭС России - представляет собой угрозу не больше, чем любой другой промышленный объект подобного масштаба.
Принцип работы АЭС
Все крупнейшие электростанции, работающие на ядерном топливе, имеют сходный принцип действия. Для производства электроэнергии используется теплота, которая образуется при контролируемой цепной реакции деления ядерного топлива - в основном Этот процесс осуществляется в ядерном реакторе - «сердце» АЭС.
Далее происходит приготовление горячего пара, приводящего в движение турбины электрогенераторов. В зависимости от конструкции это могут быть роторы, используемые на электростанциях всех типов или построенные с учетом специфики установок, работающих на ядерном топливе.
Типы реакторов
Существует несколько типов реакторов, которые отличаются топливом, теплоносителем, проходящим через активную зону, и замедлителем, необходимым для контроля цепной реакции.
Самыми экономичными и производительными показали себя реакторы, где в качестве технологической жидкости используется обычная, «легкая» вода. По конструкции они бывают двух основных типов:
- РБМК - реактор большой мощности канальный. В нем пар, вращающий турбины, готовится непосредственно в активной зоне, поэтому такой объект называют кипящим. Таким был реактор четвертого энергоблока в Чернобыле, установку подобного типа использует, например, Курская станция - крупнейшая АЭС России.
- ВВЭР - водо-водяной энергетический реактор. Это система из двух герметичных контуров: в первом - радиоактивном - вода циркулирует непосредственно через активную зону реактора, поглощая теплоту от цепной реакции деления ядра, во втором - образуется пар, который подается к турбинам электрогенераторов. Такие реакторы используются в самой мощной в Европе Запорожской АЭС, на них работает еще одна крупнейшая АЭС России - Балаковская.
Второй тип реактора - газоохлаждаемый, где для контроля процессов используется графит (реактор ЭГП-6 на Билибинской АЭС). Третий - на топливе в виде природного урана и с «тяжелой водой» - оксидом дейтерия - в виде теплоносителя и замедлителя. Четвертый - РН - реактор на быстрых нейтронах.
Первые АЭС
Первый эксперимент по использованию атомного реактора для производства электроэнергии был проведен в США, в Национальной лаборатории Айдахо, в 1951 году. Реактор работал на мощности, достаточной для свечения четырех 200-ваттных электроламп. Через некоторое время установка стала обеспечивать электроэнергией всё здание, где проводились научные исследования на ядерном реакторе. К энергетической сети она была подключена через 4 года, и близлежащий к лаборатории город Арко стал первым в мире, обеспеченным электричеством с помощью атомной установки.
Но первой в мире промышленной атомной электростанцией является АЭС, пущенная летом 1954 года в Калужской области СССР и сразу же подключенная в сеть. Отсюда берет начало атомная энергетика России. Мощность Обнинской АЭС была невелика - всего 5 МВт. Через 3 года в Томской области, в городе Северске, была введена в эксплуатацию первая очередь Сибирской АЭС, производившей впоследствии 600 Мвт. Реактор, смонтированный там, предназначался для производства оружейного плутония, а электрическая и тепловая энергии являлись побочным продуктом. Сегодня реакторы на этих станциях заглушены.
АЭС на территории бывшего СССР
С конца 1950-х и с начала 1960-х в СССР начинается интенсивное строительство таких электростанций в разных регионах страны. Список АЭС России и союзных республик включает 17 подобных сооружений, 7 из которых остались за пределами нынешней Российской Федерации:
- Армянская, близ города Мецамора. Имеет два энергоблока общей мощностью 440 МВт. После Спитакского землетрясения 1988 года, которое АЭС выдержала без серьезных аварий благодаря заложенной при проектировании сейсмоустойчивости, было принято решение об её остановке. Однако в дальнейшем, из-за высокой потребности в электроэнергии, правительство республики решило запустить в 1995 году второй энергоблок. Несмотря на то что это произошло с учетом возросших требований по технологической и экологической безопасности, Евросоюз настаивает на его консервации.
- на северо-востоке Литвы действовала с 1983 по 2009 год и была закрыта по требованию Евросоюза.
- Запорожская, самая мощная АЭС в Европе, расположена на берегу Каховского водохранилища, в городе Энергодаре, построена в 1978 году. В её составе 6 энергоблоков ВВЭР-1000, производящих пятую часть электроэнергии Украины - около 40 млрд кВт/ч в год. Она полностью соответствует нормативам Международного агентства по атомной энергии (МАГАТЭ).
- Ровенская, близ города Кузнецовска в Ровенской области Украины. Имеет 4 энергоблока типа ВВЭР общей мощностью 2835 МВт. Получила высокую оценку МАГАТЭ по результатам проверки состояния безопасности.
- Хмельницкая, возле города Нетешина, около речки Горини на Украине. Задействованы 2 ВВЭР-1000.
- Южно-Украинская, расположена на берегу Южного Буга в Николаевской области Украины. 3 энергоблока ВВЭР-1000 обеспечивают 96 % потребностей юга Украины в электроэнергии.
- Чернобыльская, возле города Припять, стала местом крупнейшей техногенной катастрофы года. Последний из четырех энергоблоков РБМК-1000 остановлен в 2000 году.
Доля электроэнергии, выработанной на АЭС, в общем энергобалансе крупнейших АЭС, ГЭС, ТЭС в России составляет около 18%. Это значительно меньше, чем, например, у лидера в атомной энергетической отрасли - Франции, где эта цифра составляет 75%. Согласно принятой правительством энергетической стратегии, за период до 2030 года планируется довести это соотношение до 20-30 % и увеличить производство электроэнергии с помощью энергоблоков, работающих на ядерном топливе, в 4 раза.
Атомная энергетика России
Сколько АЭС в России на сегодняшний день? В нашей стране действуют 10 станций, имеющих в своём составе 35 энергоблоков различного типа (в США работает около 100 таких установок). Наибольшее распространение у нас получили водо-водяные реакторы (ВВЭР) - всего 18 штук. Из них мощностью 1000 МВт - 12, еще 6 - 440 Мвт. В работе находится также 15 кипящих канальных реакторов: 11 РБМК-1000 и 4 - ЭГП-6.
Какая АЭС является самой крупной в России
На сегодняшний момент в системе Росэнергоатома нет одного явного лидера среди атомных электростанций по мощности и вкладу в общий баланс страны. Имеется 2 комплекса, где применяется одинаковое количество (4) однотипных реакторов ВВЭР-1000. Это Балаковская и Калининская атомные электростанции. Каждая из них обладает суммарной мощностью в 4000 МВт. Такая же мощность заложена в энергоустановку Курской и Ленинградской, где применяются по 4 энергоблока типа РБМК-1000. При этом самая мощная АЭС в мире - японская Касивадзаки-Карива - имеет 7 энергоблоков общей мощностью 8212 МВт.
Концентрация энергопредприятий подобного типа в привела к тому, что они играют важнейшую роль в обеспечении электроэнергией центральных регионов страны. В центре России, и особенно на северо-западе, доля АЭС в энергобалансе доходит до 40 %.
6 других российских АЭС
Свой вклад в российскую энергетику вносит Кольская станция, крупнейшая АЭС России на северных территориях, эксплуатирующая два тысячемегаваттных энергоблока. Продолжается введение новых мощностей на Нововоронежской АЭС, где находят применение новые, усовершенствованные энергоблоки ВВЭР -1200. Белоярская АЭС в Свердловской области может считаться экспериментальной площадкой для российских атомщиков. На ней используется несколько типов энергоблоков, в том числе и реакторы на быстрых нейтронах. На Чукотке расположена Билибинская станция, снабжающая этот регион необходимым теплом.
Вопрос о том, какая АЭС является самой крупной в России, может опять стать актуальным, когда на Ростовской станции будут введены новые энергоблоки, которых пока три, и мощность их составляет 3100 МВт. Такую же мощность имеет и Смоленская, работающая на РБМК-реакторах.
Перспективы
В программе развития отрасли учтено, сколько АЭС в России необходимо построить, сколько энергоблоков нужно реконструировать и ввести в строй, чтобы улучшить энергоснабжение. Это особенно актуально для районов Севера, Сибири и Дальнего Востока. Там расположены большинство нефтегазовых добывающих предприятий, пока составляющих основу российской экономики.
Одно из самых перспективных направлений, которые имеет атомная энергетика России, - создание плавучих атомных теплоэнергостанций. Это транспортабельные энергоблоки малой мощности (до 70 МВт) на основе реакторов на быстрых нейтронах типа КЛТ-40. Такие мобильные сооружения могут обеспечивать самые труднодоступные районы электричеством, промышленным и бытовым теплом и даже пресной водой. Ввод в эксплуатацию первой ПАТЭС «Михаил Ломоносов» планируется в ближайшие годы.
10. Уинтерсберг (Wintersburg)
Расположена в Аризоне, США. Самая крупная АЭС в США (занимает 16 км²). Предприятие вырабатывает энергию для нужд более 4 млн человек. Максимально возможная мощность - 3 942 МВт.
9. Охи (Ohi)
Находится в Японии, Фукуи. 4 реактора станции рассчитаны на мощность 4 494 МВт.
8. Брюс (Bruce County)
Расположена на территории Канады, Онтарио. Включает в себя 8 реакторов общей мощностью 4 693 МВт.
7. Каттном (Cattenom)
Регион: Франция, Лотарингия. Несмотря на небольшую площадь объекта, имеет мощность в 5 200 МВт.
6. Палюэль (Paluel)
Регион: Франция, Верхняя Нормандия. Станция обеспечивает работой все население небольшого нормандского поселка. Допустимая мощность АЭС - 5 320 МВт.
5. Норд (Nord)
Регион: Франция, Гравлин. Самый крупный ядерный объект во Франции. Мощность предприятия составляет 5 460 МВт.
4. Йонван (Yeonggwang)
Расположена в Южной Корее. Начала работу в 1986 году, сейчас максимальная мощность станции находится на уровне 5 875 МВт.
3. Запорожская АЭС
Расположена в Украине, Запорожье. Этот уникальный крупнейший в Европе ядерный объект состоит из 6 реакторов, выдающих мощность в пределах 6 000 МВт.
2. Касивадзаки-Карива (Kashiwazaki-Kariwa)
Регион: Япония. Современная АЭС, которая включает в себя 5 уникальных реакторов класса BWR, и 2 – ABWR. Предел мощности объекта составляет 7 965 МВт.
1. Фукусима I и II
До недавнего времени общая мощность АЭС составляла 8 814 МВт (мировой лидер). После природных катаклизмов (землетрясение и цунами), 4 из 6 реакторов получили значительные повреждения.
Катастрофа на Японской АЭС «Фукусима-1» заставит многие страны пересмотреть свою энергетическую стратегию, а может даже отказаться от атомной энергии. Сегодня в мире энергию атома урана и плутония используют 30 стран. Для некоторых из них, как для Франции и Финляндии – это приоритетный источник энергии. Ниже подборка инфографиков, схем и карт, посвященных катастрофе на АЭС «Фукусима», а также рассказывающих об АЭС в мире.
Инфографика: Устройство атомной электростанции. Источник: «РИА Новости».
Схематическое изображение работы реактора на АЭС, расположенной вблизи океана. Одна из таких АЭС – японская атомная электростанция «Фукусима-1», где произошла катастрофа.
Сколько необходимо энергоресурсов для того, чтобы 100 ватная лампочка горела в течение года?
В течение года она потратит: 0,1 кВт*8760 часов в году = 876 киловатт-час (кВт/ч).
Для этого необходимо (на выбор):
714 фунта или 323 килограмма угля
0,035 фунта или 15,8 грамма урана
2 часа и 20 минут для 1 МВт турбины ветряной электростанции, задействованной на 25%.
8 дней и 18 часов для солнечных батарей площадью в 100 кв. метров.
2 часа и 35 минут для 339 кВт турбины, гидроэлектростанции, действующей с эффективностью в 80% и при условии, что ежесекундно падает 500 кубических футов или 14 кубических метров воды с высоты в 10 футов или в 3 метра.
Инфографика: Катастрофа на АЭС «Фукусима-1». Источник: «Итар-Тасс» по материалам Reuters.
Инфографика: Катастрофа на АЭС «Фукусима-1» и карта эвакуации населения, проживающего вблизи АЭС. Источник: Reuters.
Инфографика: Уровни опасной радиации. Уровни радиоактивного излучения, с которым мы сталкиваемся каждый день и уровень, который может стать для нас опасным. По данным газеты National Post.
Карта: Атомные электростанции мира на 2009 год. Составитель: Д. В. Заяц, канд. географических наук.
Карта размещения атомных реакторов в мире. Всего в мире 442 действующих реактора. Установка еще 287 запланирована на ближайшие годы. Источник: International Energy Agency
Карта атомных электростанций Франции и мощность АЭС. Составитель: Д. В. Заяц, канд. географических наук.
Карта расположения атомных электростанций Франции. Треугольником отмечены заводы по переработке отходов. Зеленым квадратиком – центры складирования отходов. Данные на 2009 год.
Карта расположения АЭС Германии, совмещенная с картой сейсмичности.
В современном мире атомная электроэнергия крайне важна для реализации экономического потенциала стран, именно с её помощью обеспечивается от 2,6% всей потребляемой человеком энергии . В 31 стране работает в данный момент более 190 атомных электростанций, отличающихся по типу реактора и по его энергетической мощности. Новые энергетические блоки и ядерные реакторы АЭС готовятся к запуску, а также десятки новых электростанций в процессе строительства (например, атомная электростанция ОАЭ – Брака). Ниже представлены крупнейшие среди эксплуатируемых атомных электростанций во всем мире, энергетическая мощь которых на сегодняшний день обладает самым высоким показателем по сравнению с остальными АЭС.
АЭС Касивадзаки-Карива (8212 МВт)
Самая крупная в мире атомная электростанция, возведенная в 1985 году, располагается в Японии в городе Касивадзаки. АЭС имеет 5 ядерных реакторов типа BWR
(кипящий водо-водяной реактор) и 2 реактора типа ABWR (кипящие ядерные реакторы 3-го поколения), общая мощность которых составляет 8212 МВт. Это самый высокий показатель во всем мире. Именно на этой станции впервые были построены реакторы типа ABWR. Мощность одной только этой крупнейшей станции превосходит почти вдвое общую мощность всех рабочих АЭС, находящихся в Чехии или Индии, и более чем в 4 раза превосходит мощность АЭС в Венгрии, но из-за частых землетрясений Касивадзаки-Карива периодически приостанавливает свою работу для проведения восстановительных работ.
АЭС Брюс в Канаде (6232 МВт)
Крупнейшая станция во всей Канаде и Северной Америке с 8-ю реакторами типа CANDU (тяжеловодный водо-водяной ядерный реактор, производимый Канадой) обладает суммарной мощностью в 6232 МВт, что делает её второй в мире самой крупной АЭС после японской Касивадзаки-Карива. Эта действующая АЭС находится в городке Брюс Каунти в провинции Онтарио, функционируя с 1976 года. Из-за аварий на некоторых реакторах станция несколько раз закрывалась, но в итоге всегда возвращалась к работе.
Запорожская АЭС (6000 МВт)
ЗАЭС, начавшая работу с декабря 1984 года, располагается в городе Энергодар в Запорожской области на Украине. Это третья самая крупная в мире активная АЭС на сегодняшний день. Мощность 6-ти реакторов типа ВВЭР-1000 (энергетический водо-водяной реактор) на данный момент составляет в совокупности 6000 МВт
. По последним данным, это не только самая крупная АЭС на Украине, но и в Европе, а в марте этого года станция признана первой в мире АЭС, выработавшей больше 1 триллиона кВтч электроэнергии с первого дня эксплуатации.
АЭС Ханул (под названием Ульчин до 2013 года – 5881 МВт)
Действующая АЭС Ханул находится в Южной Корее недалеко от города Кенсан-Пукто. Мощность в 5 881 МВт вырабатывается с помощью 6 энергоблоков — 4 работающих реактора типа OPR-1000 и 2 типа CP1 (и те, и другие относятся к водо-водяным PWR). Это крупнейшая АЭС в стране, начавшая свою работу в 1988 году. Правительством Южной Кореи было принято решение увеличить мощность станции, поэтому в мае 2012 года началось строительство ещё двух энергоблоков с использованием реакторов типа APR-1400, мощность которых 1350 МВт у каждого. Примерное окончание работы планируется по одному энергоблоку в 2017-ом году, по второму – в 2018-ом.
АЭС Ханбит (предыдущее название Йонван – 5875 МВт)
Атомная электростанция Ханбит, также располагающаяся в Южной Корее недалеко от города Йонван, в честь которого она и получила своё первоначальное название, является действующей на данный момент. АЭС Ханбит находится всего в 350 км от Сеула, столицы страны. Переименование в 2013 году связано с многочисленными просьбами населения, в частности, от рыбаков, которых не устраивало, что их товар ассоциируют с радиацией от атомной электростанции. Станция функционирует с 1986 года, суммарная мощность двух её реакторов типа WF и четырех типа OPR (водо-водяные ядерные реакторы PWR) равна 5 875 МВт, что всего на 6 МВт уступает АЭС Ханул.
АЭС Гравелин (5706 МВт)
Французская станция Гравелин – самая мощная и крупная в стране, шестая в мире и вторая в Европе по производимой энергии в 5706 МВт 6-ю энергоблоками с реакторами типа CP1 (относящимися к PWR). Станция находится в северной части страны, начав работу своего первого реактора в 1980-ом году. Вода для технических нужд всех реакторов доставляется прямо из Северного моря.
АЭС Палюэль (5528 МВт)
Ещё одна АЭС во Франции с совокупной мощностью четырех ядерных реакторов с водой под давлением типа P4 — 5528 МВт. Палюэль расположена в Верхней Нормандии, доставка воды для охлаждения реакторов доставляется прямиком из Ла-Манша. Реактор данной станции считается одним из самых крупных в мире. Первый энергоблок Палюэль начал работу в 1984 году. Это вторая крупнейшая станция из трех во Франции.
АЭС Каттеном (5448 МВт)
На границе с Бельгией, Люксембургом и Германией с 1986-го года начала своё функционирование французская атомная электростанция с четырьмя водо-водяными атомными реакторами типа P’4 и суммарной мощностью в 5448 МВт. Каттеном находится в регионе Лотарингия, в северо-восточной Франции. Для охлаждения реакторов станция берет воду из реки Мозель, а также из искусственного озера рядом с АЭС, специально созданного для этих целей. Вырабатываемая мощность станции более чем в 3,5 раза больше всей мощности АЭС Аргентины и Армении вместе взятых.
АЭС Охи (4494 МВт)
После произошедшего в Японии со станциями Фукусима-1 и Фукусима-2 все АЭС были закрыты для проведения проверок и работ по улучшению технической стороны, и именно Охи была первой ядерной электростанцией, начавшей снова функционировать. Четыре реактора типа W 4-loop (реакторы с водой под давлением) достигают мощности в 4494 МВт
. Первый реактор станции начал работу ещё в 1977-ом году. АЭС Охи, находящаяся в префектуре Фукуи, признана самой надежной и отвечающей правилам безопасности в Японии. На данный момент Охи является второй мощной станцией в стране, хотя до недавнего времени на втором месте была Фукусима-1 (4700 МВт).
Атомная энергия давно считается доступным и надежным источником электроэнергии. Более того, исследователи считают, что атомная энергетика мира продолжит развиваться, и в будущем каждый человек на планете будет жить в стране со своей собственной атомной электроэнергией. Именно поэтому сейчас она становится главным направлением в развитии мировой экономики.
Недавние события в Японии очередной раз напугали человечество, и заставили задуматься о правильности использования мирного атома. Германия уже отказалась от программы мирного атома, а многие государства начали разработку новой программы добычи чистой энергии.
Первая атомная электростанция была построена в 1960 году, и уже через десять лет их было 116. На сегодняшний день в мире существует более 450 действующих ядерных реакторов, которые производят 350 гигаватт электроэнергии.
Большая часть из реакторов находится в США – 104. К сравнению, во Франции – 59, а в России их всего 29. Львиная доля вырабатываемой энергии России и Франции обеспечивает всю Европу.
Если составить список мировых лидеров производства энергии, то он будет выглядеть так:
1.
США – 104 реактора.
2.
Франция – 59 реакторов.
3.
Япония – 53 реактора.
4.
Великобритания – 35 ректоров.
5.
Россия – 29 реакторов.
6.
Германия – 19 реакторов.
7.
Южная Корея – 16 реакторов.
8.
Канада – 14 реакторов.
9.
Украина – 13 реакторов.
10.
Швеция – 11 реакторов.
Во всех остальных странах менее 10 реакторов.
Вот наглядный пример распределения реакторов в Европе:
Самыми большими и мощными реакторами на нашей планете являются:
На первом месте – уже известные на весь мир вследствие недавних событий Фукусима I и Фукусима II в Японии. Обе электростанции связаны между собой и по сути являются одной энергетической точкой. Полная выходная мощь Фукусим составляет 8814 мегаватт. На сегодняшний день обе эти электростанции являются энергетической дырой для бюджета Японии. Семь реакторов этих электростанций либо частично разрушены, либо находятся в расплавлении. Причиной разрушений АЭС послужили землетрясение и цунами, обрушившиеся на Японию.
Второе место занимает также японская АЭС Касивадзаки-Карива, находящаяся возле Японского моря в префектуре Ниигата. Выходная мощность всех семи реакторов составляет 8212 мегаватт.
На третьем месте находится Запорожская АЭС в Украине. Полная выходная мощность 2 реакторов составляет – 6000 мегаватт. Кстати, Запорожская АЭС является одной из самых крупных атомных электростанций в Европе и самой крупной в Украине. Она также является и нынедействующим рекордсменом-долгожителем. Запорожская АЭС была построена в 1977 году.
Четвертое место занимает АЭС Йонван в Южной Корее с полной выходной мощностью в 5875 мегаватт. Электростанция была построена в 1986 году.
На пятом месте АЭС Гравелине, которая находится во Франции. Выходная мощность ее шести реакторов составляет 5460 мегаватт. Гравелине является самой крупной АЭС во Франции.
Шестое место занимает также французская АЭС Палюэль. Реактор этой АЭС является самым крупным в мире. Выходная мощность реактора Палюэль – 5320 мегаватт.
На седьмом месте АЭС Каттном, которая находится в той же Франции. Каждый реактор этой АЭС вырабатывает 1300 мегаватт электроэнергии.
Восьмое место за АЭС Брюс, которая находится в Канаде. Полная выходная мощность ее восьми реакторов – 4693 мегаватт.
На девятом месте АЭС Охи. Эта атомная электростанция находится в Японии, в префектуре Фукуи. Всего у АЭС Охи четыре реактора, два из которых производят 1180 мегаватт, другие два на пять мегаватт меньше каждый. Полная выходная мощность АЭС – 4494 мегаватт.
После недавних событий Всемирная ассоциация операторов атомных электростанций (World Association of Nuclear Operators) на внеочередном съезде постановила усилить безопасность на всех существующих АЭС мира, возложив всю ответственность за выполнение этого задания на страны, имеющие на своей территории атомные электростанции. Германия в свою очередь уже отказалась от программы мирного атома, и начала разработку более безопасного вида добычи электроэнергии.
Многие сейчас ищут, что будет , некоторые говорят - метеорит, другие - глобальное потепление, а треть связывают конец света с нашим мирным атомом.