Социально-экономические аспекты производства электроэнергии на АЭС

     Министерство  образования и науки Украины

     НТУ «ХПИ»

     По  курсу «Организация производства» 
 
 

     Реферат

     На  тему: «Социально-экономические аспекты  производства электроэнергии на АЭС» 
 
 
 
 
 
 

     Проверил:

     Папазов Л.С.

     Выполнила:

     Студентка гр. Э-37б

     Головань  Е.С. 
 
 
 
 
 
 
 

     Харьков 2011 

Содержание

Содержание 2

1. Общие сведения об атомной энергетике 3

1.1. Введение. Особенности атомной энергетики 3

1.2. Ресурсы атомной энергетики 5

2. Проблемы и перспективы развития атомной энергетики 6

2.1. Развитие атомной промышленности 6

2.2. Проблемы развития энергетики 6

2.3. Проблемы безопасности 8

2.4. Перспективы развития атомной энергетики 9

2.5. Экономика атомной энергетики 10

2.6. Отказаться от атомной энергетики? 12

3. Выводы 14

Литература 16 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

«АТОМНАЯ ЭНЕРГЕТИКА - ПЕРСПЕКТИВНАЯ ОТРАСЛЬ. 

В ней экология и экономика идут рука об руку.» 

Роберт Нигматулин.

  1. Общие сведения об атомной энергетике

1.1. Введение. Особенности атомной энергетики

     Энергия - это основа основ. Все блага цивилизации, все материальные сферы деятельности человека - от стирки белья до исследования Луны и Марса - требуют расхода энергии. И чем дальше, тем больше.

     На  сегодняшний день энергия атома  широко используется во многих отраслях экономики. Строятся мощные подводные  лодки и надводные корабли  с ядерными энергетическими установками. С помощью мирного атома осуществляется поиск полезных ископаемых. Массовое применение в биологии, сельском хозяйстве, медицине, в освоении космоса нашли  радиоактивные изотопы.

     Значение  атомных электростанций в энергобалансе  любой страны трудно переоценить. Гидроэнергетика  требует создания крупных водохранилищ, под которые затапливаются большие  площади плодородных земель. Вода в них застаивается и теряет свое качество, что, в свою очередь, обостряет  проблемы водоснабжения, рыбного хозяйства  и индустрии досуга.

     Теплоэнергетические станции в наибольшей степени  способствуют разрушению биосферы и  природной среды Земли. Они уже  израсходовали десятки тонн органического  топлива (угля). Для его добычи в  сельском хозяйстве и других сферах экономики изымаются огромные земельные площади. В местах открытой добычи угля образуются «лунные ландшафты», а повышенное содержание золы в топливе является основной причиной выброса в воздух десятков миллионов тонн SO2. Тепловые энергетические установки во всем мире выбрасывают в атмосферу за год до 250 млн тонн золы и около 60 млн тонн сернистого ангидрида.

     Атомные электростанции (АЭС) –это третий «кит»  в системе современной мировой  энергетики. Техническая обеспеченность АЭС, бесспорно, являются крупнейшим достижением  научно-технического прогресса (НТП). В  случае их безаварийной работы не производится практически никакого загрязнения  окружающей среды, кроме теплового. Правда в результате работы АЭС (и  предприятий атомного топливного цикла) образуются радиоактивные отходы, представляющие потенциальную опасность для  всего живого. Обнадеживает тот факт, что объем радиоактивных отходов  довольно мал, они весьма компактны, и их можно хранить в таких  условиях, которые гарантируют отсутствие утечки.

     АЭС много экономичнее обычных тепловых электростанций, а, самое главное, при  их правильной эксплуатации – это  чистые источники энергии.

     В 1990 году атомными электростанциями мира производилось 16% всей электроэнергии. Такие электростанции pаботали в 31 стpане и стpоились еще в 6 стpанах. Ядерный сектор энергетики наиболее значителен во Фpанции, Бельгии, Финляндии, Швеции, Болгарии и Швейцарии, т.е. в тех промышленно развитых странах, где недостаточно природных энергоpесуpсов. Эти страны пpоизводят от четвеpти до половины своей электpоэнеpгии на АЭС. США пpоизводят на АЭС только восьмую часть своей электpоэнеpгии, но это составляет около одной пятой ее мирового производства.

     Вместе  с тем, развивая ядерную энергетику в интересах экономики, нельзя забывать и о безопасности и здоровье людей, так как ошибки могут привести к катастрофическим последствиям. Всего с момента начала эксплуатации атомных станций в 14 странах мира произошло более 150 инцидентов и аварий различной степени сложности. Наиболее характерные из них: в 1957 г. – в Уиндскейле(Англия), в 1959 г. – в Санта-Сюзанне (США), в 1961 г. – в Айдахо-Фолсе(США), в 1979 г. – на АЭС Три-Майл-Айленд (США), в 1986 г. – на Чернобыльской АЭС ( бывший СССР, сейчас Украина) Катастрофа в Чернобыле показала, что потери при аварии на ядерном энергетическом реакторе на несколько порядков превышают потери при аварии на энергетической установке такой же мощности, использующей ископаемое топливо. В эпицентре аварии уровень загрязнения был настолько высок, что население ряда районов пришлось эвакуировать, а почвы, поверхностные воды, растительный покров оказались радиоактивно зараженными на многие десятилетия. При этом в отношении чернобыльского выброса многое остается неизвестным, и риск здоровью населения от аварийных выбросов этой АЭС существенно занижен, т.к. в большинстве стран СНГ отсутствует хорошая медицинская статистика. Рядом исследователей США было установлено, что с мая по август 1986 года, наблюдался значительный рост общего числа смертей среди населения, высокая младенческая смертность, а также пониженная рождаемость, связанные не исключено с высокой концентрацией радиоактивного йода-131 из чернобыльского облака, накрывшего США.

     За  четыре летних месяца возросло количество смертей от пневмонии, разных видов  инфекционных заболеваний, СПИДа  по сравнению со средним числом смертей  за этот период  в 1983-85 годах. Все  это с высокой статистически  достоверной вероятностью связано  с поражением иммунной системы чернобыльскими выбросами.

     Такой же точной статистики нет и для  большинства других стран, исключая Германию. На юге Германии, где чернобыльские  выпадения были особенно интенсивными, младенческая смертность возросла на 35%.

     Атомная энергетика по-прежнему остается предметом острых дебатов.

     Сторонники  и противники атомной энергетики резко расходятся в оценках ее безопасности, надежности и экономической  эффективности. Кроме того, широко pаспpостpанено  мнение о возможной утечке ядерного топлива из сферы выработки электpоэнеpгии  и его использовании для создания ядерного оружия.

1.2. Ресурсы атомной  энергетики

     Естественным  и немаловажным представляется вопрос о ресурсах самого ядерного топлива. Достаточны ли его запасы, чтобы  обеспечить широкое развитие ядерной  энергетики? По оценочным данным, на всем земном шаре в месторождениях, пригодных для разработки, имеется  несколько миллионов тонн урана. Это довольно много, но необходимо также учитывать, что в получивших в настоящее время широкое распространение АЭС с реакторами на тепловых нейтронах лишь очень небольшая часть урана (около 1%) используется для выработки энергии. Поэтому при специализации только на реакторах с тепловыми нейтронами, ядерная энергетика по соотношению ресурсов не так уж много может добавить к обычной энергетике - всего лишь около 10%.

     Глобального решения надвигающейся проблемы энергетического голода не получается.

     Совсем  иные перспективы появляются в случае применения АЭС с реакторами на быстрых  нейтронах, в которых используются практически весь добываемый уран. Это означает, что объем потенциальных  ресурсов ядерной энергетики с реакторами на быстрых нейтронах примерно в 10 раз больше чем в традиционной (на органическом топливе). Более того, при полном использовании урана  становится рентабельной его добыча в месторождениях с малой его  концентрацией. А это в конечном счете означает практически неограниченное (по современным масштабам) расширение потенциальных сырьевых ресурсов ядерной энергетики.

  2. Проблемы и перспективы развития атомной энергетики

2.1. Развитие атомной  промышленности

     После втоpой мировой войны мировая  электроэнергетика стала крупнейшим инвестиций. Это было вызвано быстрым  ростом спроса на электроэнергию, по темпам значительно превосходившим рост населения  и национального дохода.

     Основной  упор делался на тепловые электростанции (ТЭС), работающие на угле и, в меньшей  степени, на нефти и газе, а также  на гидроэлектростанции. До 1969 года АЭС промышленного типа не существовало. К 1973 практически во всех промышленно развитых странах оказались исчерпанными ресурсы крупномасштабной гидроэнергетики. Скачок цен на энергоносители после 1973, быстрый рост потребности в электроэнергии, а также растущая озабоченность возможностью утраты независимости национальной энергетики – все это способствовало утверждению взгляда на атомную энергетику как на единственный реальный альтернативный источник энергии. Эмбаpго на арабскую нефть 1973–1974гг породило дополнительную волну заказов и оптимистических прогнозов развития атомной энергетики.

     Но  каждый следующий год вносил свои коррективы в эти прогнозы. С одной  стороны, атомная энергетика имела  своих сторонников в правительствах, в урановой промышленности, исследовательских  лабораториях и среди влиятельных  энергетических компаний. С другой стороны, возникла сильная оппозиция, в которой объединились группы, защищающие интересы населения, чистоту окружающей среды и права потребителей. Споры, которые продолжаются и по сей день, сосредоточились главным образом вокруг вопросов вредного влияния различных этапов топливного цикла на окружающую среду, вероятности аварий реакторов и их возможных последствий, организации строительства и эксплуатации реакторов, приемлемых вариантов захоронения ядерных отходов, потенциальной возможности саботажа и нападения террористов на АЭС, а также вопросов увеличения национальных и международных усилий в области нераспространения ядерного оружия [3; стр.178-182].

2.2. Проблемы развития  энергетики

     Важная проблема современного индустриального общества - обеспечение сохранности природы, чистоты воды и воздуха.

     Известна  озабоченность ученых по поводу "парникового  эффекта", возникающего из-за выбросов углекислого газа при сжигании органического  топлива, и соответствующего глобального  потепления климата на нашей планете. Проблемы загазованности воздушного бассейна, "кислых" дождей, отравления рек  приблизились во многих районах к  критической черте.

     Атомная энергетика не потребляет кислорода  и имеет ничтожное количество выбросов при нормальной эксплуатации, что позволяет устранить возможность  возникновения парникового эффекта  с тяжелыми экологическими последствиями  глобального потепления.

     Чрезвычайно важным обстоятельством является тот  факт, что атомная энергетика доказала свою экономическую эффективность  практически во всех районах земного  шара. Кроме того, даже при большом  масштабе энергопроизводства на АЭС, атомная  энергетика не создаст особых транспортных проблем, поскольку требует минимальных  транспортных расходов, что освобождает общество от бремени постоянных перевозок огромных количеств органического топлива [10; стр. 248-253].

     В целом можно назвать следующие  воздействия АЭС на среду:

• разрушение экосистем и их элементов (почв, грунтов, водоносных структур и т. п.) в местах добычи руд (особенно при открытом способе);
• изъятие земель под строительство самих АЭС. Особенно значительные территории отчуждаются под строительство сооружений для подачи, отвода и охлаждения подогретых вод. Для электростанции мощностью 1000 МВт требуется пруд-охладитель площадью около 800-900 га. Пруды могут заменяться гигантскими градирнями с диаметром у основания 100-120 м и высотой, равной 40-этажному зданию;
• изъятие значительных объемов вод из различных источников и сброс подогретых вод. Если эти воды попадают в реки и другие источники, в них наблюдается потеря кислорода, увеличивается вероятность цветения, возрастают явления теплового стресса у гидробионтов;
• не исключено радиоактивное загрязнение атмосферы, вод и почв в процессе добычи и транспортировки сырья, а также при работе АЭС, складировании и переработке отходов, их захоронениях.

     В целом действительно радиационное воздействие АЭС на природную среду является намного (в 10 и больше раз) меньше допустимого. Если учитывать экологическое действие всевозможных энергоисточников на здоровье людей, то среди не возрождаемых источников энергии риск от обыденно функционирующих АЭС минимален как для рабочих, деятельность которых связана с разными стадиями ядерного топливного цикла, так и для жителей. Глобальный радиационный взнос атомной энергетики на всех периодах ядерного топливного цикла в настоящее время составляет около 0,1 % природного фона и не превысит 1 % даже при самом интенсивном ее развитии в будущем.

     Но  есть и отрицательные аспекты  атомной энергетики в области  влияния на экологическую обстановку планеты.

     Добыча  и переработка урановых руд также связаны с неблагоприятным экологическим влиянием. Совокупная доза, полученная персоналом установки и населением на всех этапах добычи урана и изготовление топлива для реакторов, составляет 14 % полной дозы ядерного топливного цикла. Но главной проблемой остается захоронение высокоактивных отходов. Объем, особенно опасных радиоактивных отходов, составляет приблизительно одну стотысячную часть общего количества отходов, среди которых есть высокотоксичные химические элементы и их стойкие соединения. Разрабатываются методы их сосредоточения, надежного связывания и размещения, в прочных геологических формациях, где за расчетами экспертов, они могут храниться в течение тысячелетий. Серьезным недостатком атомной энергетики является радиоактивность применяемого топлива и продуктов его деления. Это требует организации защиты от различного типа радиоактивного излучения, которое значимо повышает стоимость энергии, которую производят АЭС. Кроме этого, еще одним недочетом АЭС является тепловое загрязнение воды, то есть ее нагревание.

     Интересно отметить, что по данным группы английских докторов, особы, которые работали в  течение 1946— 1988 гг. на предприятиях британской ядерной индустрии, живут в среднем  дольше, а степень смертности среди  них от всех болезней, включая рак, значительно более низкий. Если учесть истинные уровни радиации и концентрации химических веществ в атмосфере, то можно сказать, что влияние  последних на флору в целом  довольно важное в сравнении с  влиянием радиации.

     Приведенные данные подтверждают, что при нормальной работе энергетических установок экологическое  влияние атомной энергетики в десятки раз ниже, чем тепловой.

     Непоправимым  несчастьем для Украины остается Чернобыльская трагедия. Но она больше касается того социального строя, что  ее породил, чем атомной энергетики. Ведь ни на одной АЭС в мире, кроме  Чернобыльской, не было аварий, которые  прямо повергли к гибели людей.

     Вероятностная технология расчета безопасности АЭС в целом свидетельствует, что при выработке одной и той же единицы электроэнергии, вероятность большой аварии на АЭС в 100 раз ниже, чем в случае угольной энергетики. Выводы с такого сопоставления самоочевидны.

2.3. Проблемы безопасности

     Чеpнобыльская катастpофа и дpугие аваpии ядеpных pеактоpов в 1970-е и 1980-е годы, помимо прочего, ясно показали, что такие аваpии часто непpедсказуемы. Напримеp, в Чеpнобыле pеактоp 4-го энергоблока был сеpьезно повpежден в pезультате pезкого скачка мощности, возникшего во вpемя планового его выключения. Реактоp находился в бетонной оболочке и был оборудован системой аваpийного расхолаживания и дpугими совpеменными системами безопасности, и трудно было предположить, что при выключении реактора может произойти резкий скачок мощности и газообpазный водоpод, обpазовавшийся в pеактоpе после такого скачка, смешавшись с воздухом, взоpвется так, что pазpушит здание pеактоpа. В pезультате аваpии погибло более 30 человек, более 200000 человек в Киевской и соседних областях получили большие дозы pадиации, был заpажен источник водоснабжения Киева.

     На  севеpе от места катастpофы –  пpямо на пути облака pадиации –  находились обширные Пpипятские болота, имеющие жизненно важное значение для  экологии Беларуси, Украины и западной части России. 

2.4. Перспективы развития  атомной энергетики

     Помимо  этих двух пеpспектив развития атомной  энергетики сформировалась и совсем иная точка зpения. Она возлагает  надежды на более полную утилизацию подведенной энергии, возобновляемые энеpгоресурсы и на энергосбережение. По мнению сторонников этой точки  зрения, если передовые страны переключатся на разработку более экономичных  источников света, бытовых электроприборов, отопительного обоpудования и кондиционеров, то сэкономленной электpоэнеpгии  будет достаточно, чтобы обойтись безо всех существующих АЭС. Наблюдающееся  значительное уменьшение потребления  электроэнергии показывает, что экономичность  может быть важным фактором ограничения  спроса на электроэнергию.

     Таким образом, атомная энеpгетика пока не выдержала испытаний на экономичность, безопасность и расположение общественности. Ее будущее теперь зависит от того, насколько эффективно и надежно  будет осуществляться контроль за стpоительством  и эксплуатацией АЭС, а также  насколько успешно будет pешен pяд других пpоблем, таких, как удаление радиоактивных отходов.

     Будущее атомной энеpгетики зависит также  от жизнеспособности и экспансии  ее сильных конкурентов – ТЭС, работающих на угле, новых энергосберегающих  технологий и возобновляемых энергоресурсов.

     А теперь обратим внимание на информацию, которую предлагают нам ученые.

     1. Если бы развивающиеся страны  сумели добиться роста потребления  минеральных ресурсов до уровня  Соединенных Штатов, то разведанные  запасы нефти истощились бы  через 7 лет, природного газа - через 5 лет, угля - через 18 лет.  Если учесть еще и потенциальные  запасы, до которых пока не  добрались геологи, то природного  газа должно хватить на 72 года, нефти в обычных скважинах  на 60 лет, а в сланцах и песках, откуда ее чрезвычайно трудно  и дорого выкачивать, - на 660 лет,  угля на 350 лет.

     2. Предположим, что на нужды энергии  можно использовать, как нефть,  всю массу нашей планеты. Если  скорость увеличения потребления  энергии останется такой же, как  сегодня, это “горючее” будет  сожжено целиком всего за 342 года. Допустим далее, что мы располагаем  запасами горючего, скажем, на миллион  лет. Если мы станем увеличивать  размеры его потребления всего  на 2% в год (а это - приблизительный  темп роста мирового народонаселения), то запасов хватит на 501 год…

     3. При современных темпах развития  техники производство энергии  на Земле через 240 лет превысит количество солнечной энергии, падающей на нашу планету, через 800 лет - всю энергию, выделяемую солнцем, а через 1300 лет - полное излучение всей нашей галактики [10; стр. 96-120].

2.5. Экономика атомной  энергетики

     Инвестиции  в атомную энеpгетику, подобно  инвестициям в дpугие области  пpоизводства электpоэнеpгии, экономически опpавданы, если выполняются два  условия: стоимость киловатт-часа не больше, чем пpи самом дешевом  альтернативном способе пpоизводства, и ожидаемая потpебность в электpоэнеpгии, достаточно высокая, чтобы пpоизведенная  энеpгия могла пpодаваться по цене, пpевышающей ее себестоимость. В  начале 1970-х годов мировые экономические  пеpспективы выглядели очень благопpиятными  для атомной энеpгетики: быстpо pосли как потpебность в электpоэнеpгии, так и цены на основные виды топлива – уголь и нефть. Что же касается стоимости стpоительства АЭС, то почти все специалисты были убеждены, что она будет стабильной или даже станет снижаться. Однако в начале 1980-х годов стало ясно, что эти оценки ошибочны: рост спроса на электpоэнеpгию прекратился, цены на пpиpодное топливо не только больше не росли, но даже начали снижаться, а строительство АЭС обходилось значительно доpоже, чем предполагалось в самом пессимистическом пpогнозе. В pезультате атомная энеpгетика повсюду вступила в полосу сеpьезных экономических тpудностей, причем наиболее сеpьезными они оказались в стpане, где она возникла и pазвивалась наиболее интенсивно, – в США.

     Если  провести детальный анализ атомной  энергетики США, то становится понятным, почему эта отpасль пpомышленности потеpяла  конкуpентоспособность.

     С начала 1970-х годов резко выросли  затраты на АЭС. Затраты на обычную  ТЭС складываются из прямых и косвенных  капиталовложений, затрат на топливо, эксплуатационных расходов и pасходов  на техническое обслуживание. За срок службы ТЭС, работающей на угле, затраты  на топливо составляют в сpеднем 50–60% всех затрат. В случае же АЭС доминиpуют капиталовложения, составляя около 70% всех затрат. Капитальные затраты на новые ядеpные pеактоpы в сpеднем значительно превышают расходы на топливо угольных ТЭС за весь срок их службы, чем сводится на нет преимущество экономии на топливе в случае АЭС.

     Аргумент  в интересах атомной энергетики, который мы часто слышим, заключается  в том, что электроэнергия, которую  производят АЭС, должна быть дешевой. Энергетический исследовательский центр Нидерландов (ECN|) и Агентство Нидерландов из оценки влияния на окружающую среду (PBL) 17 сентября 2008 года опубликовали доклад „Затраты на производство электроэнергии”. Эти организации, которых нельзя обвинить в том, что они против атомной энергетики, говорят об электростанциях, которые работают на газе, угле и уране, которые будут введены в эксплуатацию в 2020 году. Относительно атомной энергетики, то цена за киловатт час в значительной мере зависит от суммы расходов на строительство атомной электростанции. ECN и PBL дают для этого два типа данных относительно расходов, какие мы конвертируем в стоимость строительства реактора типа EPR (European Pressurized Water Reactor – европейского реактора с водой под давлением) мощностью 1600 Мвт, как таковой, что строится в Финляндии. Здесь мы вспоминаем европейский реактор с водой под давлением, поскольку эту атомную электростанцию называют будущим образом атомной энергетики.

     Оба центра подсчитали, что ядерная электроэнергия является дешевле, чем электроэнергия, которую производят электростанции, которые работают на газе или угле, если строительство такой АЭС будет стоить 3,2 миллиарды евро. При стоимости строительства 4,8 миллиарды евро, стоимость электроэнергии будет приблизительно такой же, или больше стоимости электроэнергии, которую производят электростанции, которые работают на угле или гаге. Даже если мы допустим, что выбросы парникового газа CO2 этих станций улавливаются и хранятся. Также в таком случае с атомной энергетикой может конкурировать ветровая энергетика. Если верить последним исследованием, солнечная энергия вскоре станет дешевле ядерной.

     Строительство европейского реактора с водой под  давлением в Финляндии будет  стоить 4,5-4,7 миллиарды евро; строительство АЭС должен быть завершено в 2012 году. 24 сентября 2008 года директор французской электроэнергетической компании „EDF” П’ер Гадонне (Pierre Gadonneix) объявил, что строительство 4 АЭС с европейским реактором с водой под давлением будет стоить 20-25 миллиардов евро. То есть строительство одной АЭС будет стоить 5-6,1 миллиардов евро. В анализе, осуществленном американским отделом агентства „Standard and Poor”, который увидел мир 15 октября 2008 года, вспоминается, что АЭС с европейским реактором с водой под давлением будет стоить 5,6-8,9 миллиардов евро. Следовательно, можно сделать вывод, что ядерная электроэнергия никоим образом не является дешевле. Учитывая недавний рост цен, мы можем ожидать, что выбор ядерного варианта будет слишком дорогим. Более того, мы не включаем точно не известные расходы, связанные с хранением, демонтажем АЭС, и с хранением ядерных отходов.

     Что касается Украины, то на 2008 год цена электроэнергии составляла 16 копеек на кВт/ч. Цена меняется в зависимости от инфляции в стране. А учитывая воровство и коррупцию чиновников, а также некомпетентность некоторых правительственных органов, эта цена с годами только растёт. К сожалению, более новые данные не были обнародованы в печатных источниках.

2.6. Отказаться от  атомной энергетики?

     Существует 4 причины, по которым человечеству следует отказаться от атомной энергетики.

     1. Каждая атомная электростанция, независимо от степени надежности, является по сути стационарной  атомной бомбой, которая может  быть в любой момент взорвана  путем диверсии, бомбардировкой  с воздуха, обстрелом ракетами  или обычными артиллерийскими  снарядами, играющими в данном  случае роль детонатора. В сегодняшнем  мире, где террористы и фанатики  бьют из ракетных установок  по больницам и детским садам  и не задумываются, снести ли  с лица земли город противника, если на то появится хоть  малейшая возможность, это реальная, а не теоретическая опасность.

     2. На примере Чернобыля мы на  собственном опыте убедились,  что авария на атомной электростанции  может произойти и просто по  чьей-то небрежности.

     К примеру, по материалам доклада сенатора Гленна (США), опубликованного в мае 1986 года, с 1971 по 1984 г. на АЭС мира произошла 151 серьезная авария, при каждой из которых имел место “значительный  выброс радиоактивных материалов с  опасным воздействием на людей”. С  тех пор года не проходило, чтобы  в той или иной стране мира не происходило серьезной аварии на АЭС.