Атомные электрические станции: состояние, проблемы, перспективы строительства в Республике Беларусь. 3

МИНИСТЕРСТВО  ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ

УО «БЕЛОРУССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ЭКОНОМИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ» 
 

     Кафедра технологии важнейших отраслей промышленности 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     РЕФЕРАТ 

по дисциплине: Основы энергосбережения 

на тему: Атомные электрические станции: состояние, проблемы,          перспективы строительства в Республике Беларусь. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     Студентка                                                                          Е.А. Моисеенко

     ФВШТ, 2 курс, ДТТ-2                (подпись)           

                                                                     (дата) 
 
 

     Проверил                                    (подпись)                       В.А. Тарасевич                                                                                                           (дата)                                                     

     МИНСК 2010

Оглавление

Введение 

     В конце тысячелетия, когда общество все дальше продвигается по пути техногенного развития, развиваются уже существующие и зарождаются новые производственные отрасли, когда «высокие технологии»  вошли практически в каждый современный дом и многие люди не могут представить жизни без них, мы более отчетливо видим неограниченность человеческих потребностей. Чем больше человечество создает, тем  больше оно потребляет, в том числе такой важный ресурс, как энергия.

     Известно, что наиболее освоенными и широко используемыми источниками энергии на Земле в настоящее время являются: полезные ископаемые органического происхождения, возобновляемые источники энергии также органического происхождения (древесное топливо и т. п.), а также источники гидравлической энергии (пригодные для этой цели реки и другие водоемы), в совокупности удовлетворяющие современные потребности человечества в энергии приблизительно на 80%. Однако:

     запасы  полезных ископаемых довольно ограничены и распределены на Земле весьма не равномерно с геополитической точки зрения; возобновляемые источники энергии (древесное топливо и т. п.) недостаточно калорийны и их широкое использование для удовлетворения существующих сегодня потребностей грозит очевидной экологической катастрофой; возможности использования энергии водоемов также весьма ограничены и сопряжены с негативным влиянием на экологию, поэтому, наиболее авторитетные ученые отечественной и зарубежной науки полагают, что перспективным направлением для развития энергосистем в ближайшем обозримом будущем все еще будет оставаться ядерная энергетика, несмотря на возможные опасности связанные с использованием радиоактивных материалов, как основного топлива ядерных энергетических установок.

     Перспективность ядерной энергетики, несмотря на последствия Чернобыльской трагедии, становится с каждым годом все более очевидной и вопрос о построении собственной АЭС в нашей республике приобретает все больший общественный резонанс.

     Цель  своей работы я вижу в определении проблем и возможностей современных АЭС и рассмотрении перспективы строительства  АЭС в Республике Беларусь.

     Задачи  работы определяются целью, а именно:

• описать состояние, типы и виды современных АЭС;
• определить проблемы и перспективы развития атомной энергетики в мире;
• показать возможности и перспективы строительства АЭС в Республике Беларусь.

     Для создания работы мною использовались следующие материалы и источники: учебники для техникумов «Атомные электрические станции» (Маргулова Т. Х., Порушко Л. А.), «Атомные электрические станции» (под ред. Л. М. Воронина), учебник для ВУЗов «Тепловые и атомные электрические станции» (Л. С. Стерман, В. М. Ладыгин, С. Г. Тишин), а также электронный информационный ресурс http://www.aarhusbel.com/nuclear-belarus. 

«АТОМНАЯ ЭНЕРГЕТИКА - ПЕРСПЕКТИВНАЯ ОТРАСЛЬ. 
В ней экология и экономика идут рука об руку.» 
Роберт Нигматулин. 

      1.Типы  атомных электростанций  

     На  атомных электростанциях, так же как и на электростанциях, работающих на органическом топливе (ТЭС), осуществляется процесс превращения энергии, содержащейся в рабочей среде (паре), в электрическую. Различие между процессами, происходящими на АЭС и ТЭС, состоит лишь в том, что в одном случае используется энергия, выделяющаяся при распаде тяжелых элементов (применяемых в качестве топлива), а другом – при горении органического топлива.

     Атомные станции могут быть конденсационными электростанциями (АКЭС) и теплоэлектроцентралями (АТЭЦ). Атомная энергия может  использоваться также и только для целей теплоснабжения: атомные станции промышленного теплоснабжения (АСТП).

     Топливом  для АЭС является ядерное топливо, содержащееся в твэлах, представляющих из себя тепловыделяющие сборки (ТВС). Для современных мощных реакторов  загрузка составляет от 40 до 190 тонн. Особенность процесса в том, что масса выгружаемых после отработки определенного срока ТВС такая же, как и масса свежезагружаемых. Происходит лишь частичная замена ядерного горючего на продукты деления. Выгружаемое из реактора топливо имеет все еще значительную ценность. Поэтому для АЭС расход ядерного горючего не является характерной величиной, а степень использования внутриядерной энергии характеризуется глубиной выгорания.

     Основным  элементом атомной электростанции является ядерный реактор – источник энергии на ядерном топливе, в котором под действием свободных нейтронов осуществляется управляемая цепная реакция деления тяжелых ядер (ядерного топлива).

     Энергоблок  на атомной электростанции включает в себя реактор, парогенераторы, турбины  и служит для преобразования энергии ядерного топлива в электрическую.

     Все реакторы можно классифицировать

по  назначению:

• энергетические (основное требование к экономичности термодинамического цикла);
• исследовательские (пучки нейтронов с определенной энергией);
• транспортные (компактность, маневренность);
• промышленные (для наработки плутония, низкотемпературные, работают в форсированном режиме);
• многоцелевые (например, для выработки электроэнергии и опреснения морской воды);

виду  замедлителя:

• легководные (наиболее компактны);
• графитовые (в расчете на единицу мощности имеют наибольшие размеры);
• тяжеловодные (несколько меньших размеров по сравнению с графитовыми);
• виду теплоносителя
• легководные (наиболее распространенные);
• газоохлаждаемые (также широко распространены);
• тежеловоджные (редко применяемые и только там, где замедлитель тоже тяжелая вода);
• жидкометаллические (в реакторах на быстрых нейтронах);

энергетическому спектру нейтронов:

• на тепловых нейтронах (наиболее освоенные, требуют наименьшей удельной загрузки ядерного топлива по делящемуся изотопу);
• на быстрых нейтронах (так называемые «быстрые реакторы» предназначены также и для воспроизводства ядерного топлива);
• на промежуточных нейтронах (только в специальных исследовательских установках);

структуре активной зоны:

• гетерогенные (все работающие в настоящее время реакторы);
• гомогенные (пока находятся в стадии исследования и отдельных опытных образцов).

2. Мировой  опыт развития  атомной энергетики 

     Атомная энергетика является одним из основных мировых источников энергообеспечения. По данным Международного агентства ООН по атомной энергии (МАГАТЭ), более 18% электроэнергии, вырабатываемой в мире, производится на ядерных реакторах.

     К настоящему времени атомная энергетика успешно преодолела кризис и смогла продемонстрировать свою жизнеспособность, экологическую привлекательность и возможность безопасного и конкурентоспособного обеспечения энергопотребностей общества.

     Только  в 2000–2005 гг. в строй было введено 30 новых реакторов.

     Сегодня в мире насчитывается около 440 ядерных реакторов общей мощностью свыше 365 тыс. МВт, которые расположены более чем в 30 странах. Основные генерирующие мощности сосредоточены в Западной Европе и США (см. Приложения, табл.1).  В первую пятерку государств, которые большую часть своих потребностей в электроэнергии удовлетворяют за счет АЭС, входят Литва (80,6%), Франция (77%), Словакия (57,8%), Бельгия (56%) и Швеция (49,2%).

     Атомные станции работают в 15 из 27 стран –  членов Евросоюза и производят около  трети вырабатываемой в ЕС электроэнергии.  

     Наибольшим  количеством ядерных энергоблоков располагают США (104), Франция (59), Япония (53), Россия (30) и Великобритания (27). В  десятке самых богатых стран  мира только Италия не имеет своих  АЭС, успешно пользуясь французскими.  

     В отличие от электростанций, работающих на органическом топливе, АЭС не выбрасывают в атмосферу загрязняющих веществ, которые негативно влияют на здоровье людей, являются причиной образования смога и разрушительно воздействуют на озоновый слой, способствуя глобальному потеплению.

     О том, что АЭС наносят значительно  меньший вред окружающей среде, чем  теплоэлектростанции, свидетельствует  пример Франции – лидера в использовании атомной энергии и самого крупного ее экспортера. В этой стране показатель выбросов в атмосферу связанных с энергетикой парниковых газов – один из самых низких среди развитых стран: 1,68 т на жителя Франции против 2,4 т в Великобритании, 2,8 т – в Германии, 5,6 т – в США. 

     Вероятность тяжелых аварий на АЭС нового поколения  практически сведена к нулю. Многоуровневые системы безопасности современных реакторов не позволяют техническим сбоям перерасти в серьезные повреждения ни при каких обстоятельствах, даже в случае гипотетической аварии с расплавлением активной зоны реактора. 

     Ядерное топливо имеет в миллионы раз большую концентрацию энергии и неисчерпаемые ресурсы, а отходы атомной энергетики – относительно малые объемы и могут быть надежно локализованы.

     Стоимость электричества, произведенного на АЭС, ниже, чем на большинстве электростанций иных типов. По данным МАГАТЭ, в среднем на производство 1 МВт электроэнергии из атомного топлива уходит около 21–31 долл., из угля – 25–50 долл., из газа – 37–60 долл. Сейчас по мере удорожания нефти эта разница становится все более ощутимой.  

     По  экспертным оценкам МАГАТЭ, к 2020 году предполагается строительство до 130 новых энергоблоков (по некоторым оценкам, их количество будет значительно больше) общей мощностью 430 тыс. МВт и годовой выработкой электроэнергии до 3 032 млрд. кВт·ч, что может составить до 30% мирового энергобаланса.

     В Азиатско-Тихоокеанском регионе  по перспективным планам лидирует Китай, который к 2020 году собирается увеличить мощности своих АЭС в 4 раза, построив 20–30 новых реакторов. В этой стране строительство атомных станций началось в 1970 году и сейчас успешно развивается, основываясь на французских, канадских и российских технологиях. В настоящее время в Китае в эксплуатации находятся 11 энергоблоков АЭС на шести площадках.

     Другой  рынок будущего – Индия, которая предполагает к 2020 году значительно увеличить производство электроэнергии, чтобы сохранить темпы своего экономического развития. В стране эксплуатируется 14 ядерных реакторов и принято принципиальное решение о возведении еще 8 новых с привлечением иностранных компаний.

     Масштабное  строительство атомных станций возобновляется в США: Министерство энергетики намерено к 2050 году увеличить количество ядерных энергоблоков в стране до 300 (в настоящее время – 104).

     Атомная энергия является главным энергетическим ресурсом Японии. Правительство этого государства не видит ей альтернативы с точки зрения стабильного энергообеспечения экономики и населения. В Японии действуют 53 ядерных реактора суммарной мощностью более 44 тыс. МВт. Два реактора находятся в стадии завершения строительства, для восьми подобраны места возведения (их планируется ввести до 2015 года). По прогнозам, суммарная электрическая мощность атомных электростанций в Японии после ввода в строй новых энергоблоков достигнет 70 тыс. МВт. В перспективе долю ядерной энергетики в данной стране планируется довести до 30–40% электрогенерирующих мощностей. Доля же нефти в энергетическом балансе Японии будет снижена с 50% до 40%.

     Положительные тенденции в развитии ядерной  энергетики наметились и в государствах Евросоюза. Так, Швеция решила «продлить жизнь» своих АЭС с 40 до 60 лет и ввести мораторий на программу прогрессивного отказа от ядерной энергии.

     Британское  правительство намерено удвоить  долю АЭС в производстве электроэнергии и обратилось к частному сектору  с призывом развивать, строить и эксплуатировать новое поколение ядерных реакторов в 2015–2020 гг.

     В Германии все чаще поднимается вопрос о пересмотре энергетической политики, направленной на отказ от АЭС.

     Выбор в пользу атома, сделанный Францией сразу после нефтяного шока 1973 года, превратил ее в одну из крупнейших ядерных держав мира. Уровень энергетической независимости страны сегодня близок к 50%. Например, в 2006 году снабжение энергией обошлось Франции в 46 млрд. евро, причем атом позволил сэкономить 13,5 млрд. евро на импорте газа.

     В рамках Программы развития атомной  энергетики Россия планирует увеличить долю ядерной энергетики в народнохозяйственном комплексе государства почти в 2,5 раза за счет ввода до 2030 года почти 40 новых блоков. До 2020 года в Российской Федерации построят четыре новые атомные электростанции. Возведение АЭС планируется в Тверской, Нижегородской и Челябинской областях, а также либо в Ярославской, либо в Костромской областях.

     Стратегия развития атомной энергетики Украины предусматривает до 2012 года рост производства электроэнергии на АЭС до 102 млрд. кВт·ч. В прошлом году оно составило около 195 млрд. кВт·ч, из них свыше 90 млрд. кВт·ч было произведено на атомных электростанциях. В Украине эксплуатируется 15 энергоблоков на Запорожской, Южно-Украинской, Ровненской и Хмельницкой АЭС. Рассматриваются предложения по строительству четырех-пяти новых энергоблоков.

     Серьезно  рассматривают развитие атомной  энергетики и ряд других государств, не имеющих собственной атомной  генерации: Италия, Польша, Турция, Египет, Марокко, Чили, Нигерия, Бангладеш, Индонезия, Вьетнам, Таиланд, Австралия, Новая Зеландия.  

3. Будущее ядерной энергетики в Республике Беларусь. 

     Решение о строительстве атомной электростанции зависит от многих факторов. Определяющими среди них являются экономическая целесообразность и технические возможности развития атомной энергетики в стране.

     В Республике Беларусь, наиболее пострадавшей в результате аварии на Чернобыльской  АЭС, вопросу экономического и технического обоснования строительства атомной электростанции придается особое значение.

     О необходимости возведения в Беларуси собственной АЭС специалисты  заговорили еще в начале 1997 года. С тех пор исследования на эту  тему практически не прекращались.

     Каковы  же основные аргументы сторонников строительства атомной электростанции?

     Для Беларуси – страны, имеющей динамичную экономику и в то же время испытывающей острую нехватку собственных топливно-энергетических ресурсов, развитие атомной энергетики имеет стратегическое значение в обеспечении энергетической безопасности и экономической независимости.

     В Республике Беларусь доля импортируемых  энергоресурсов составляет сегодня  около 85%. Практически весь потребляемый в стране газ, а также большая часть нефти завозятся из одного государства – Российской Федерации. Зависимость от единственного поставщика подрывает энергетическую безопасность республики. Кроме того, на оплату импортируемых энергоресурсов расходуется значительная часть бюджета государства.

     Строительство собственной атомной электростанции позволит снизить зависимость от импорта энергоресурсов и обеспечить республику относительно дешевой электроэнергией.

     По  расчетам Национальной академии наук Беларуси, введение в энергобаланс АЭС суммарной электрической  мощностью 2 тыс. МВт позволит удовлетворить около 25% потребности страны в электроэнергии и приведет к снижению ее себестоимости на 13% за счет сокращения затрат на топливо.

     В соответствии с целевыми установками  социально-экономического развития Республики Беларусь, определенными в программных документах, до 2015 года объем валового внутреннего продукта в нашей стране должен возрасти более чем в 2 раза. Такое увеличение ВВП не может не вызвать роста потребления электроэнергии. В этих условиях Беларуси экономически целесообразно включить в энергобаланс атомную энергетику, которая вполне может стать конкурентоспособной по отношению к использующей органическое топливо традиционной энергетике.

     При отказе от развития атомной энергетики основной упор в удовлетворении растущих потребностей народного хозяйства в энергии придется делать на наращивании строительства ТЭЦ и ГЭС. А это неизбежно приведет к большему загрязнению атмосферы вредными веществами, накоплению в ней избыточного количества углекислого газа, значительному росту финансовых затрат.

     На  совещаниях по вопросам повышения энергетической безопасности и проведения подготовительных работ по строительству атомной  электростанции, состоявшихся в 2006–2007 гг., Президент Республики Беларусь А.Г. Лукашенко в целом поддержал предложения ученых по возведению в Беларуси собственной атомной электростанции. Глава государства отметил, что решение о строительстве белорусской АЭС продиктовано не политическими амбициями, а необходимостью обеспечить энергетическую безопасность страны в условиях истощения мировых запасов газа и нефти, перебоев с поставками и всё возрастающих цен на энергоресурсы.

     Политическое  решение о строительстве в  Беларуси собственной атомной электростанции было принято 15 января 2008 г. на заседании  Совета Безопасности Республики Беларусь. В своем выступлении Глава государства назвал три главных аргумента в пользу этого: экономическая целесообразность, наличие в республике подходящих территорий для размещения атомной электростанции, отсутствие технических препятствий для включения станции в энергосистему страны.

     31 января 2008 г. Президент Республики  Беларусь подписал постановление  Совета Безопасности № 1 «О развитии атомной энергетики в Республике Беларусь». В соответствии с принятым решением в стране будет осуществлено строительство атомной электростанции суммарной электрической мощностью 2 тыс. МВт с вводом в эксплуатацию первого энергетического блока в 2016 году, второго – в 2018-м.

     Организует  и координирует деятельность по строительству  белорусской атомной электростанции Министерство энергетики Республики Беларусь. 

Экономические и социальные эффекты  развития атомной  энергетики (строительства  АЭС) в Беларуси 

     Собственная АЭС позволит Беларуси решить ряд  стратегически важных задач:

     1. Обеспечить дополнительные гарантии укрепления государственной независимости и экономической самостоятельности Беларуси (возведение атомной электростанции позволит снизить потребность государства в импортных энергоносителях почти на треть);

     2. Снизить уровень использования природного газа в качестве энергоресурса (ввод в действие АЭС в Беларуси позволит уйти от однобокой зависимости нашей экономики от поставок российского газа и приведет к экономии около 4,5 млн. м³  газа в год);

     3. Строительство АЭС в Беларуси рассматривается как вариант диверсификации поставщиков и видов топлива в топливно-энергетическом балансе страны;

     4. Атомная энергетика открывает новые возможности для развития национальной экономики;

     5. Строительство АЭС будет способствовать экономическому и социальному развитию региона размещения АЭС;

     6. Опыт, приобретенный при строительстве АЭС, в перспективе позволит использовать промышленный и кадровый потенциал страны при возведении объектов ядерной энергетики как в республике, так и за рубежом;

     7. Введение в энергобаланс АЭС позволит снизить выбросы парниковых газов в атмосферу. 

Общественное мнение о строительстве АЭС

в Республике Беларусь 

     В общественном мнении Беларуси набирает силу тенденция к росту поддержки  развития атомной энергетики. 54,8% респондентов проведенного в республике исследования на вопрос «Должна ли Беларусь иметь и развивать ядерную энергетику?» ответили положительно, 23% – отрицательно.  

     О косвенной поддержке развития атомной  энергетики в Беларуси свидетельствуют  ответы и на ряд других вопросов. Например, 41,6% респондентов уверены, что республика не может обеспечить свою энергобезопасность без развития собственной ядерной энергетики, а 58,6% считают вариант использования ядерного топлива для развития энергетики Беларуси очень перспективным и перспективным. 48,2% согласны с тем, что строительство белорусской АЭС приведет к повышению конкурентоспособности отечественных товаров (так как атомная электроэнергия дешевле). 64,3% респондентов считают, что в случае возведения собственной АЭС ситуация в топливно-энергетическом комплексе страны немного или существенно улучшится.

     На  вопрос «При соблюдении каких из перечисленных  условий Вы бы поддержали идею строительства  АЭС в республике?» 48% ответили: «Должны  быть использованы самые современные  и безопасные реакторы». Такая точка зрения полностью соответствует государственной политике в области развития атомной энергетики.   

     Работа, проделанная республике на подготовительном этапе строительства АЭС 

     Во  исполнение Указа Президента Республики Беларусь от 12 ноября 2007 г. № 565 «О некоторых мерах по строительству атомной электростанции» в республике системно осуществляется реализация соответствующих конкретных организационно-правовых, научно-исследовательских и проектно-изыскательских мероприятий.

     Основные  подготовительные работы, которые необходимо выполнить до начала строительства АЭС, ведутся в соответствии со специальным планом, реализацию которого обеспечивают Совет Министров Республики Беларусь и Национальная академия наук Беларуси.

     Организует  и координирует деятельность по строительству атомной электростанции Министерство энергетики Республики Беларусь.

     Для осуществления функций заказчика  по выполнению комплекса подготовительных и проектно-изыскательских работ по возведению АЭС в соответствии с Указом Главы государства решением Мингорисполкома от 29 ноября 2007 г. создано специальное государственное учреждение – «Дирекция строительства атомной электростанции», которое находится в подчинении Министерства энергетики.

     Генеральным проектировщиком для координации разработки проектно-сметной документации на возведение в республике АЭС является находящееся в подчинении Министерства энергетики научно-исследовательское республиканское унитарное предприятие «БелНИПИЭнергопром».

     Научное сопровождение работ по строительству выполняет государственное научное учреждение «Объединенный институт энергетических и ядерных исследований – Сосны» Национальной академии наук Беларуси.

     Данное  учреждение имеет значительный опыт в проектировании и в возведении передвижной атомной станции. Наличие в республике научной базы в этой области позволяет экономить значительные средства в ходе подготовительных работ к строительству АЭС. 

     Ответственность за организацию и осуществление  государственного управления в области обеспечения ядерной и радиационной безопасности возложена на Министерство по чрезвычайным ситуациям Республики Беларусь. Для государственного надзора в сфере обеспечения ядерной и радиационной безопасности в данном Министерстве образовано специальное подразделение – Департамент по ядерной и радиационной безопасности.