stringtranslate.com

Атомная электростанция

Атомная электростанция Ангра в Бразилии

Атомная электростанция ( АЭС ) [1] или атомная электростанция ( АЭС ) — это тепловая электростанция , в которой источником тепла является ядерный реактор . Как это типично для тепловых электростанций, тепло используется для выработки пара , который приводит в движение паровую турбину , соединенную с генератором , производящим электроэнергию . По состоянию на сентябрь 2023 года Международное агентство по атомной энергии сообщило , что в 32 странах мира эксплуатируется 410 ядерных энергетических реакторов и 57 атомных энергетических реакторов находятся в стадии строительства. [2] [3] [4]

Атомные электростанции очень часто используются в качестве базовой нагрузки, поскольку затраты на их эксплуатацию, техническое обслуживание и топливо находятся в нижней части спектра затрат. [5] Однако строительство атомной электростанции часто занимает от пяти до десяти лет, что может повлечь за собой значительные финансовые затраты, в зависимости от того, как финансируются первоначальные инвестиции. [6]

Атомные электростанции имеют углеродный след , сравнимый с выбросами возобновляемых источников энергии , таких как солнечные и ветряные электростанции , [7] [8] и намного ниже, чем ископаемые виды топлива , такие как природный газ и уголь . Атомные электростанции являются одним из самых безопасных способов производства электроэнергии, [9] сравнимых с солнечными и ветровыми электростанциями. [10]

История

Впервые тепло ядерного реактора было использовано для выработки электроэнергии 21 декабря 1951 года на Экспериментальном реакторе-размножителе I , питающем четыре лампочки. [11] [12]

27 июня 1954 года в Обнинске , Советский Союз , начала работу первая в мире атомная электростанция, вырабатывающая электроэнергию для энергосистемы , Обнинская АЭС . [13] [14] [15] Первая в мире полномасштабная электростанция, Колдер-Холл в Великобритании , открылась 17 октября 1956 года и также предназначалась для производства плутония . [16] Первой в мире полномасштабной электростанцией, предназначенной исключительно для производства электроэнергии, была атомная электростанция Шиппорт в Пенсильвании , США, которая была подключена к сети 18 декабря 1957 года.

Основные компоненты

Системы

Реактор с кипящей водой (BWR)

Преобразование в электрическую энергию происходит косвенно, как и на обычных тепловых электростанциях. Деление в ядерном реакторе нагревает теплоноситель реактора. Теплоносителем может быть вода, газ или даже жидкий металл, в зависимости от типа реактора. Затем теплоноситель реактора поступает в парогенератор и нагревает воду для производства пара. Затем пар под давлением обычно подается в многоступенчатую паровую турбину . После того как паровая турбина расширилась и частично конденсировала пар, оставшийся пар конденсируется в конденсаторе. Конденсатор представляет собой теплообменник, который подключен к вторичной стороне, например, к реке или градирне . Затем вода закачивается обратно в парогенератор, и цикл начинается снова. Пароводяной цикл соответствует циклу Ренкина .

Ядерный реактор – сердце станции. В своей центральной части активная зона реактора выделяет тепло за счет ядерного деления. За счет этого тепла теплоноситель нагревается при прокачке через реактор и тем самым отбирает энергию из реактора. Тепло ядерного деления используется для поднятия пара, который проходит через турбины , которые, в свою очередь, приводят в действие электрические генераторы.

Ядерные реакторы обычно используют уран в качестве топлива для цепной реакции. Уран — очень тяжелый металл, которого много на Земле, он содержится в морской воде, а также в большинстве горных пород. Встречающийся в природе уран встречается в двух разных изотопах : уран-238 (U-238), на который приходится 99,3%, и уран-235 (U-235), на который приходится около 0,7%. U-238 имеет 146 нейтронов, а U-235 — 143 нейтрона.

Разные изотопы ведут себя по-разному. Например, U-235 является делящимся веществом, а это означает, что он легко расщепляется и выделяет много энергии, что делает его идеальным для ядерной энергетики. С другой стороны, U-238 не обладает этим свойством, несмотря на то, что это тот же элемент. Различные изотопы также имеют разные периоды полураспада . U-238 имеет более длительный период полураспада, чем U-235, поэтому со временем его распад занимает больше времени. Это также означает, что U-238 менее радиоактивен, чем U-235.

Поскольку ядерное деление создает радиоактивность, активная зона реактора окружена защитным щитом. Эта защитная оболочка поглощает радиацию и предотвращает выброс радиоактивных материалов в окружающую среду. Кроме того, многие реакторы оборудованы бетонным куполом для защиты реактора как от внутренних аварий, так и от внешних воздействий. [17]

Реактор с водой под давлением (PWR)

Целью паровой турбины является преобразование тепла, содержащегося в паре, в механическую энергию. Машинный зал с паровой турбиной обычно конструктивно отделен от основного реакторного здания. Он расположен таким образом, чтобы предотвратить попадание мусора в результате разрушения работающей турбины в сторону реактора. [ нужна цитата ]

В случае водо-водяного реактора паровая турбина отделена от ядерной системы. Чтобы обнаружить утечку в парогенераторе и, следовательно, прохождение радиоактивной воды на ранней стадии, устанавливается измеритель активности, отслеживающий выход пара из парогенератора. Напротив, реакторы с кипящей водой пропускают радиоактивную воду через паровую турбину, поэтому турбина остается частью радиологически контролируемой зоны атомной электростанции.

Электрический генератор преобразует механическую энергию, подаваемую турбиной, в электрическую энергию. Используются низкополюсные синхронные генераторы переменного тока высокой номинальной мощности. Система охлаждения отводит тепло из активной зоны реактора и транспортирует его в другую часть станции, где тепловую энергию можно использовать для производства электроэнергии или выполнения другой полезной работы. Обычно горячий хладагент используется в качестве источника тепла для котла, а пар под давлением из него приводит в движение один или несколько электрических генераторов с приводом от паровой турбины . [18]

В случае возникновения чрезвычайной ситуации можно использовать предохранительные клапаны, чтобы предотвратить разрыв труб или взрыв реактора. Клапаны сконструированы таким образом, что они могут обеспечить весь подаваемый поток при небольшом увеличении давления. В случае BWR пар направляется в камеру гашения и конденсируется там. Камеры теплообменника соединены с промежуточным контуром охлаждения.

Главный конденсатор представляет собой большой кожухотрубный теплообменник с перекрестным потоком , который забирает влажный пар, смесь жидкой воды и пара в условиях насыщения, из выхлопных газов турбогенератора и конденсирует его обратно в переохлажденную жидкую воду, чтобы его можно было использовать в качестве основного конденсатора. перекачивается обратно в реактор насосами конденсата и питательной воды. [19] [ нужна полная цитата ]

Некоторые ядерные реакторы используют градирни для конденсации пара, выходящего из турбин. Весь выделяющийся пар никогда не контактирует с радиоактивностью.

В главном конденсаторе выхлоп турбины влажного пара вступает в контакт с тысячами трубок, по которым на другой стороне течет гораздо более холодная вода. Охлаждающая вода обычно поступает из естественного водоема, такого как река или озеро. Атомная электростанция Пало-Верде , расположенная в пустыне примерно в 97 километрах (60 миль) к западу от Финикса, штат Аризона, является единственной ядерной установкой, которая не использует природный водоем для охлаждения, вместо этого используются очищенные сточные воды из мегаполиса Большого Феникса. область. Вода, поступающая из охлаждающего водоема, либо перекачивается обратно в источник воды с более высокой температурой, либо возвращается в градирню, где она либо охлаждается для дальнейшего использования, либо испаряется в водяной пар, который поднимается из верхней части башни. [20]

Уровень воды в парогенераторе и ядерном реакторе контролируется с помощью системы питательной воды. Насос питательной воды имеет задачу забирать воду из конденсатной системы, повышать давление и нагнетать ее либо в парогенераторы — в случае водо-водяного реактора , либо непосредственно в реактор — для кипящих реакторов .

Непрерывное электроснабжение установки имеет решающее значение для обеспечения безопасной работы. Большинству атомных станций для обеспечения резервирования требуется как минимум два отдельных источника электроэнергии за пределами площадки. Обычно они обеспечиваются несколькими трансформаторами, которые достаточно разделены и могут получать мощность от нескольких линий передачи. Кроме того, на некоторых атомных станциях турбогенератор может питать нагрузки станции, пока станция находится в сети, не требуя внешнего источника питания. Это достигается с помощью сервисных трансформаторов станции, которые отбирают мощность с выхода генератора до того, как она достигнет повышающего трансформатора.

Мировой рабочий статус

Атомные электростанции производят около 10% мировой электроэнергии, получаемой примерно из 440 реакторов по всему миру. Они признаны крупным поставщиком низкоуглеродной электроэнергии , на долю которых приходится около четверти мировых поставок этой категории. По состоянию на 2020 год ядерная энергетика была вторым по величине источником низкоуглеродной энергии, составляя 26% от общего объема. [21] Объекты ядерной энергетики действуют в 32 странах или регионах, [22] и их влияние распространяется за пределы этих стран через региональные сети электропередачи, особенно в Европе. [23]

В 2022 году атомные электростанции произвели 2545 тераватт-часов (ТВтч) электроэнергии, что немного меньше, чем 2653 ТВтч, произведенных в 2021 году. Тринадцать стран произвели не менее четверти своей электроэнергии из ядерных источников. Примечательно, что Франция полагается на ядерную энергию для удовлетворения около 70% своих потребностей в электроэнергии, в то время как Украина , Словакия , Бельгия и Венгрия получают около половины своей энергии за счет атомной энергии. Ожидается, что Япония , которая ранее получала более четверти электроэнергии от атомной энергии, возобновит использование ядерной энергии на аналогичном уровне. [21] [22]

За последние 15 лет в Соединенных Штатах наблюдалось значительное улучшение эксплуатационных показателей своих атомных электростанций, повышение их использования и эффективности, а также увеличение мощности, эквивалентной 19 новым реакторам мощностью 1000 МВт, которые еще не построены. Во Франции атомные электростанции по-прежнему будут производить более шестидесяти процентов всей выработки электроэнергии в стране в 2022 году. Хотя предыдущая цель заключалась в сокращении доли производства атомной электроэнергии до уровня ниже пятидесяти процентов к 2025 году, в 2019 году эта цель была отложена до 2035 года и в конечном итоге от нее отказались. в 2023 году. Россия продолжает экспортировать наибольшее количество атомных электростанций в мире, реализуя проекты в разных странах: по состоянию на июль 2023 года Россия строила 19 из 22 реакторов, построенных иностранными поставщиками; [24] Однако некоторые экспортные проекты были отменены из-за российско-украинской войны. [25] Между тем, Китай продолжает продвигаться вперед в области ядерной энергетики: к концу 2023 года будет построено 25 реакторов, и Китай является страной с наибольшим количеством реакторов, сооружаемых одновременно в мире. [24] [26]

Вывод из эксплуатации

Вывод из эксплуатации — это демонтаж атомной электростанции и дезактивация площадки до состояния, в котором больше не требуется защита от радиации для населения. Главным отличием от демонтажа других электростанций является наличие радиоактивного материала, требующего особых мер предосторожности при удалении и безопасном перемещении в хранилище отходов.

Вывод из эксплуатации предполагает множество административных и технических действий. Он включает в себя полную очистку от радиоактивности и постепенный снос станции. После вывода объекта из эксплуатации больше не должно существовать опасности радиационной аварии или опасности для лиц, посещающих его. После полного вывода объекта из эксплуатации он выводится из-под регулирующего контроля, и лицензиат станции больше не несет ответственности за ее ядерную безопасность.

Сроки и отсрочка вывода из эксплуатации

Вообще говоря, атомные станции изначально были рассчитаны на срок службы около 30 лет. [27] [28] Новые станции рассчитаны на срок эксплуатации от 40 до 60 лет. [29] Реактор «Центурион» — это ядерный реактор будущего, рассчитанный на 100 лет. [30]

Одним из основных ограничивающих факторов износа является разрушение корпуса реактора под действием нейтронной бомбардировки, [28] однако в 2018 году Росатом объявил, что разработал метод термического отжига корпусов реактора , который уменьшает радиационные повреждения и продлевает срок службы на между 15 и 30 годами. [31]

Гибкость

Атомные станции используются в основном для базовой нагрузки по экономическим соображениям. Стоимость топлива для эксплуатации атомной станции меньше, чем стоимость топлива для эксплуатации угольных или газовых электростанций. Поскольку большая часть стоимости атомной электростанции представляет собой капитальные затраты, экономия средств при ее эксплуатации не на полную мощность практически не достигается. [32]

Атомные электростанции во Франции обычно широко используются в режиме отслеживания нагрузки , хотя «общепризнанно, что это не идеальная экономическая ситуация для атомных станций». [33] Блок А на ныне выведенной из эксплуатации немецкой атомной электростанции «Библис» был спроектирован так, чтобы модулировать свою мощность со скоростью 15% в минуту в диапазоне от 40% до 100% номинальной мощности. [34]

Россия лидирует в практическом развитии плавучих атомных электростанций , которые можно транспортировать в желаемое место и время от времени перемещать или перемещать для облегчения вывода из эксплуатации. В 2022 году Министерство энергетики США профинансировало трехлетнее исследование морской плавучей атомной энергетики. [35] В октябре 2022 года NuScale Power и канадская компания Prodigy объявили о совместном проекте по выводу на рынок североамериканской плавучей установки на базе небольшого модульного реактора . [36]

Экономика

Атомная электростанция Брюс (Канада), одна из крупнейших действующих атомных электростанций в мире .

Экономика атомных электростанций — спорный вопрос, и многомиллиардные инвестиции зависят от выбора источника энергии. Атомные электростанции обычно имеют высокие капитальные затраты, но низкие прямые затраты на топливо, при этом затраты на добычу, переработку, использование и хранение топлива являются внутренними затратами. [37] Таким образом, сравнение с другими методами производства электроэнергии сильно зависит от предположений о сроках строительства и капитальном финансировании атомных станций. Смета расходов учитывает затраты на вывод из эксплуатации станций и хранение или переработку ядерных отходов в США в соответствии с Законом Прайса Андерсона .

Учитывая перспективу того, что все отработавшее ядерное топливо потенциально может быть переработано с использованием будущих реакторов, реакторы поколения IV проектируются так, чтобы полностью замкнуть ядерный топливный цикл . Однако до сих пор фактической массовой переработки отходов АЭС не происходит, а приземное временное хранилище по-прежнему используется практически на всех площадках станции из-за проблем со строительством глубоких геологических хранилищ . Только Финляндия имеет стабильные планы захоронения, поэтому с мировой точки зрения стоимость долгосрочного хранения отходов неопределенна.

Атомная электростанция Олкилуото в Эурайоки , Финляндия. На территории находится один из самых мощных реакторов, известный как EPR.

Строительство, или если оставить в стороне капитальные затраты, меры по смягчению последствий глобального потепления, такие как налог на выбросы углерода или торговля выбросами углекислого газа , все больше благоприятствуют экономике ядерной энергетики. Ожидается, что дополнительная эффективность будет достигнута за счет более совершенных конструкций реакторов: реакторы поколения III обещают быть как минимум на 17% более экономичными и иметь более низкие капитальные затраты, в то время как реакторы поколения IV обещают дальнейшее повышение топливной эффективности и значительное сокращение ядерных отходов.

Блок 1 АЭС Чернаводэ в Румынии

В Восточной Европе ряд давно существующих проектов изо всех сил пытаются найти финансирование, в частности, «Белене» в Болгарии и дополнительные реакторы в Чернаводэ в Румынии , а некоторые потенциальные спонсоры отказались от участия. [38] Там, где доступен дешевый газ и его будущие поставки относительно безопасны, это также представляет собой серьезную проблему для ядерных проектов. [38]

Анализ экономики ядерной энергетики должен учитывать, кто несет риски будущих неопределенностей. На сегодняшний день все действующие атомные электростанции были построены государственными или регулируемыми коммунальными предприятиями, где многие риски, связанные со стоимостью строительства, эксплуатационными характеристиками, ценой на топливо и другими факторами, ложились на потребителей, а не на поставщиков. [39] Многие страны в настоящее время либерализовали рынок электроэнергии , где эти риски и риск появления более дешевых конкурентов до того, как капитальные затраты будут возмещены, несут поставщики и операторы станций, а не потребители, что приводит к существенно иной оценке экономики новых атомные электростанции. [40]

После ядерной аварии на Фукусиме в Японии в 2011 году затраты на действующие и новые атомные электростанции, вероятно, вырастут из-за возросших требований к обращению с отработавшим топливом на площадке и повышенных проектных угроз. [41] Однако во многих проектах, таких как строящийся в настоящее время AP1000, используются пассивные системы охлаждения ядерной безопасности , в отличие от конструкций Фукусимы-1 , где требовались активные системы охлаждения, что в значительной степени устраняет необходимость тратить больше средств на резервное резервное оборудование безопасности.

По данным Всемирной ядерной ассоциации , по состоянию на март 2020 года:

Российская государственная атомная компания «Росатом» является крупнейшим игроком на международном рынке атомной энергетики, строящим атомные электростанции по всему миру. [43] В то время как российская нефть и газ подверглись международным санкциям после полномасштабного вторжения России в Украину в феврале 2022 года, Росатом не подвергся санкциям. [43] Однако некоторые страны, особенно в Европе, сократили или отменили запланированные атомные электростанции, которые должны были построить Росатом. [43]

Безопасность и охрана

Гипотетическое количество смертей в мире, которые могли бы возникнуть в результате производства энергии, если бы мировое производство энергии обеспечивалось из одного источника, в 2014 году.

Современные конструкции ядерных реакторов претерпели многочисленные улучшения безопасности по сравнению с ядерными реакторами первого поколения. Атомная электростанция не может взорваться, как ядерное оружие, потому что топливо для урановых реакторов недостаточно обогащено , а ядерное оружие требует высокоточной взрывчатки, чтобы сжать топливо в достаточно небольшом объеме, чтобы оно стало сверхкритическим. Большинству реакторов требуется постоянный контроль температуры, чтобы предотвратить расплавление активной зоны , которое в ряде случаев происходило в результате аварий или стихийных бедствий, вызывая выброс радиации и делая окружающую территорию непригодной для жизни. Заводы должны быть защищены от кражи ядерных материалов и атак вражеских военных самолетов или ракет. [44]

Наиболее серьезными авариями на сегодняшний день являются авария на Три-Майл-Айленде в 1979 году, чернобыльская катастрофа в 1986 году и ядерная катастрофа на Фукусиме-дайити в 2011 году , что соответствует началу эксплуатации реакторов второго поколения .

Профессор социологии Чарльз Перроу утверждает, что многочисленные и неожиданные неудачи заложены в сложных и тесно связанных системах ядерных реакторов общества. Такие несчастные случаи неизбежны, и их нельзя предусмотреть. [45] Междисциплинарная группа из Массачусетского технологического института подсчитала, что, учитывая ожидаемый рост ядерной энергетики с 2005 по 2055 год, за этот период можно ожидать как минимум четыре серьезных ядерных аварии. [46] Исследование MIT не учитывает улучшения безопасности с 1970 года. [47] [48]

Регулирование и надзор

Ядерная энергетика работает в рамках системы страхования , которая ограничивает или структурирует ответственность за аварию в соответствии с Парижской конвенцией об ответственности перед третьими лицами в области ядерной энергии , Дополнительной Брюссельской конвенцией и Венской конвенцией о гражданской ответственности за ядерный ущерб . [49] Однако государства, в которых находится большинство атомных электростанций мира, в том числе США, Россия, Китай и Япония, не являются участниками международных конвенций об ответственности за ядерный ущерб.

Соединенные Штаты
В Соединенных Штатах страхование от ядерных или радиологических инцидентов покрывается (для объектов, лицензированных до 2025 года) Законом Прайса-Андерсона о возмещении ущерба ядерной промышленности .
Великобритания
В соответствии с энергетической политикой Соединенного Королевства в соответствии с Законом о ядерных установках 1965 года ответственность регулируется за ядерный ущерб, за который несет ответственность британский обладатель ядерной лицензии. Закон требует, чтобы ответственный оператор выплатил компенсацию за ущерб в пределах 150 миллионов фунтов стерлингов в течение десяти лет после инцидента. Спустя десять-тридцать лет правительство выполняет это обязательство. Правительство также несет ответственность за дополнительную ограниченную трансграничную ответственность (около 300 миллионов фунтов стерлингов) в соответствии с международными конвенциями ( Парижская конвенция об ответственности перед третьими лицами в области ядерной энергии и Брюссельская конвенция, дополняющая Парижскую конвенцию). [50]

Споры

На заднем плане - украинский город Припять, заброшенный из-за ядерной аварии, произошедшей на Чернобыльской АЭС 26 апреля 1986 года.

Дебаты в области ядерной энергетики о развертывании и использовании ядерных реакторов деления для производства электроэнергии из ядерного топлива в гражданских целях достигли своего пика в 1970-х и 1980-х годах, когда в некоторых странах они «достигли беспрецедентной интенсивности в истории технологических противоречий». [51]

Сторонники утверждают, что ядерная энергетика является устойчивым источником энергии, который снижает выбросы углекислого газа и может повысить энергетическую безопасность , если ее использование вытеснит зависимость от импортного топлива. [52] [ нужна полная цитата ] Сторонники выдвигают идею о том, что ядерная энергетика практически не загрязняет воздух, в отличие от основной жизнеспособной альтернативы ископаемому топливу. Сторонники также считают, что ядерная энергетика является единственным жизнеспособным путем достижения энергетической независимости для большинства западных стран. Они подчеркивают, что риски хранения отходов невелики и могут быть дополнительно снижены за счет использования новейших технологий в новых реакторах, а показатели эксплуатационной безопасности в западном мире превосходны по сравнению с другими основными типами электростанций. [53] [ нужна полная цитата ]

Оппоненты говорят , что ядерная энергетика представляет множество угроз для людей и окружающей среды . ] [ ласковые слова ] и что затраты не оправдывают выгоды. Угрозы включают риски для здоровья и ущерб окружающей среде в результате добычи, переработки и транспортировки урана , риск распространения ядерного оружия или саботажа, а также проблему радиоактивных ядерных отходов . [54] [55] [56] Еще одной экологической проблемой является сброс горячей воды в море. Горячая вода изменяет условия окружающей среды для морской флоры и фауны. Они также утверждают, что реакторы сами по себе являются чрезвычайно сложными механизмами, в которых многие вещи могут пойти и происходят не так, и что произошло много серьезных ядерных аварий . [57] [58] Критики не верят, что эти риски можно уменьшить с помощью новых технологий , [59] несмотря на быстрый прогресс в процедурах сдерживания и методах хранения.

Оппоненты утверждают, что, если принять во внимание все энергоемкие этапы ядерной топливной цепочки , от добычи урана до вывода из эксплуатации атомной электростанции , ядерная энергетика не является низкоуглеродным источником электроэнергии, несмотря на возможность переработки и долгосрочного хранения, работающего на ядерной энергии. средство. [60] [61] [62] Те страны, которые не содержат урановых рудников, не могут достичь энергетической независимости с помощью существующих технологий ядерной энергетики. Фактические затраты на строительство часто превышают оценки, а затраты на обращение с отработавшим топливом трудно определить. [ нужна цитата ]

1 августа 2020 года ОАЭ запустили первую в арабском регионе атомную электростанцию. Первый энергоблок электростанции Барака в районе Аль-Дафра в Абу-Даби начал выработку тепла в первый день запуска, а остальные три энергоблока находятся в стадии строительства. Однако глава Nuclear Consulting Group Пол Дорфман предупредил, что инвестиции страны Персидского залива в АЭС представляют собой риск «дальнейшей дестабилизации нестабильного региона Персидского залива, нанесения ущерба окружающей среде и повышения возможности ядерного распространения». [63]

Воздействие на окружающую среду

Атомные электростанции во время работы не выделяют парниковых газов . Старые атомные электростанции, например, использующие реакторы второго поколения , производят примерно такое же количество углекислого газа в течение всего жизненного цикла атомных электростанций, в среднем около 11 г/кВтч, столько же энергии, вырабатываемой ветром , что составляет около 1 /3 солнечной энергии , 1/45 природного газа и 1/75 угля . [64] Новые модели, такие как HPR1000 , производят еще меньше углекислого газа в течение всего срока эксплуатации: всего 1/8 электростанций, использующих реакторы второго поколения, с концентрацией 1,31 г/кВтч. [65]

Однако атомные электростанции оказывают и другие воздействия на окружающую среду, такие как радиоактивные отходы , ионизирующее излучение и отходящее тепло . Крупномасштабные атомные электростанции могут выбрасывать отходящее тепло в естественные водоемы , влияя на переносимые водой организмы. [66] Добыча ядерного топлива , включая уран или торий , может отрицательно повлиять на окружающую среду вблизи места добычи. [67] Хотя нынешний метод захоронения ядерных отходов атомных электростанций в глубоких захоронениях в целом считается безопасным, аварии во время транспортировки ядерных отходов все же могут привести к утечке ядерных загрязнителей. [68]

Крупномасштабные ядерные аварии , такие как Чернобыль или Фукусима , выбрасывают большое количество радиоактивных материалов в природу, нанося вред существам и людям. [69] [70] Решения включают усиленную нормативную и эксплуатационную подготовку, снижение радиоактивности поверхностных организмов путем глубокого захоронения или другой обработки радиоактивных загрязнений на месте аварии и создание постоянных запретных зон. [71]

Будущее развитие

Текущие проекты

По состоянию на март 2024 года в мире строится около 60 ядерных реакторов для электростанций общей мощностью 64 ГВт [72], еще 110 находятся на стадии планирования. Большинство этих реакторов, строящихся или планируемых, расположены в Азии . В последние годы ввод в эксплуатацию новых реакторов примерно компенсировался выводом из эксплуатации старых. За последние два десятилетия, хотя 100 реакторов были запущены в эксплуатацию, 107 были выведены из эксплуатации. [73]

Атомная электростанция следующего поколения

Международная коалиция продвигает исследования и разработки в области шести технологий ядерных реакторов четвертого поколения . Международный форум «Поколение IV» (GIF), инициированный Министерством энергетики США в 2000 году и официально учрежденный в 2001 году, представляет собой платформу для сотрудничества 13 стран, где ядерная энергия играет важную роль или имеет решающее значение для будущих энергетических потребностей. В этот коллектив входят такие члены-учредители, как Аргентина, Бразилия, Канада, Франция, Япония, Южная Корея, Южная Африка, Великобритания и США, а также новые члены, такие как Швейцария, Китай, Россия, Австралия и Европейский Союз через Евратом. , фокусируется на обмене знаниями в области исследований и разработок, а не на строительстве реакторов, стремясь установить международные нормативные стандарты для этих ядерных технологий следующего поколения. [24] [74]

В 2002 году GIF выбрал шесть реакторных технологий после двух лет рассмотрения около 100 концепций, представляющих будущее ядерной энергетики. Среди этих шести конструкций три являются реакторами на быстрых нейтронах , и все они работают при более высоких температурах, чем нынешние модели. Эти реакторы спроектированы так, чтобы быть более устойчивыми, экономичными, безопасными и надежными, а также противостоять распространению ядерного оружия. Четыре конструкции были тщательно проверены в конструктивных аспектах, что послужило основой для дальнейших исследований и потенциальной коммерческой эксплуатации до 2030 года. [24] [74]

Первой и единственной в мире атомной электростанцией, которая ввела в коммерческое использование реакторы поколения IV, является атомная электростанция в заливе Шидао . Реактор представляет собой высокотемпературный газоохлаждаемый реактор , строительство которого начато 21 сентября 2014 г. [75], начало вырабатывать электроэнергию 20 декабря 2021 г. [76] и введено в промышленную эксплуатацию 12 декабря 2023 г. [77] ]

Термоядерная электростанция

Еще одним развивающимся направлением атомных электростанций является ядерный синтез. Исследования в области ядерного синтеза и физики плазмы достигли значительных успехов: более 50 стран внесли свой вклад в эту область и недавно добились первого в истории научного прироста энергии в эксперименте по термоядерному синтезу. В настоящее время изучаются различные конструкции и методологии, в том числе машины на основе магнитов, такие как стеллараторы и токамаки, а также лазерные, линейные устройства и усовершенствованные подходы к топливу; Сроки успешного внедрения термоядерной энергии зависят от глобального сотрудничества, темпов развития отрасли и создания необходимой ядерной инфраструктуры для поддержки этого будущего источника энергии. [78]

Сборка ИТЭР , крупнейшей международной термоядерной установки, началась в 2020 году во Франции, что ознаменовало решающий шаг на пути к демонстрации жизнеспособности термоядерной энергии. Эксперименты, которые начнутся во второй половине этого десятилетия, а эксперименты на полной мощности запланированы на 2036 год, ИТЭР стремится проложить путь к ДЕМО- электростанциям, которые, по мнению экспертов, могут быть введены в эксплуатацию к 2050 году. финансировал исследования по развитию термоядерной технологии, предполагая, что коммерческая термоядерная энергия может стать реальностью еще до середины 21 века. [78] Многие страны, участвующие в проекте ИТЭР, также разрабатывают собственные модели термоядерных реакторов и электростанций. В Китае исследователи разрабатывают новый реактор под названием China Fusion Engineering Test Reactor (CFETR), призванный построить к 2050 году коммерческую практическую термоядерную электростанцию. [79]

Смотрите также

Сноски

  1. ^ Релиз, Пресс. «Новая модификация российского топлива ВВЭР-440 загружена на АЭС «Пакш» в Венгрии».
  2. ^ "ПРИС - Дом" . Iaea.org . Проверено 17 августа 2023 г.
  3. ^ «Мировые ядерные энергетические реакторы 2007–08 и потребности в уране». Всемирная ядерная ассоциация . 9 июня 2008 года. Архивировано из оригинала 3 марта 2008 года . Проверено 21 июня 2008 г.
  4. ^ «Атомные электростанции - типы реакторов - Управление энергетической информации США (EIA)» . www.eia.gov . Проверено 29 мая 2024 г.
  5. ^ «Таблица A.III.1 — Стоимость и эксплуатационные параметры выбранных технологий электроснабжения» (PDF) . Межправительственная группа экспертов по изменению климата . Проверено 20 декабря 2021 г.
  6. ^ Сокращение капитальных затрат атомных электростанций. ОЭСР/АЯЭ. 8 февраля 2000 г. doi : 10.1787/9789264180574-en. ISBN 9789264171442. Проверено 20 декабря 2021 г.
  7. ↑ Рютер, Геро (27 декабря 2021 г.). «Насколько устойчива энергия ветра?». Немецкая волна . Проверено 28 декабря 2021 г. Береговая ветряная турбина, недавно построенная сегодня, производит около девяти граммов CO2 на каждый киловатт-час (кВтч), который она генерирует... новая морская электростанция в море выбрасывает семь граммов CO2 на кВтч... солнечные электростанции выбрасывают в атмосферу 33 грамма CO2 на каждый произведенный кВтч... природный газ производит 442 грамма CO2 на кВтч, электроэнергия из каменного угля - 864 грамма, а электроэнергия из бурого угля - 1034 грамма... На атомную энергетику приходится около 117 граммов CO2 на кВтч, учитывая выбросы, вызванные добычей урана, а также строительством и эксплуатацией ядерных реакторов.
  8. ^ «Таблица A.III.2 — Выбросы отдельных технологий электроснабжения (гCO2-экв / кВтч)» (PDF) . Межправительственная группа экспертов по изменению климата . Проверено 20 декабря 2021 г.
  9. ^ Маркандья, Анил; Уилкинсон, Пол (13 сентября 2007 г.). «Производство электроэнергии и здоровье». Ланцет . 370 (9591): 979–990. дои : 10.1016/S0140-6736(07)61253-7. PMID  17876910. S2CID  25504602 . Проверено 20 декабря 2021 г.
  10. ^ «Уровень смертности от производства энергии на ТВтч». Наш мир в данных . Проверено 22 февраля 2022 г.
  11. ^ "EBR-I (Экспериментальный реактор-размножитель-I)" . Аргоннская национальная лаборатория.
  12. ^ Рик Майкл (ноябрь 2001 г.). «Пятьдесят лет назад, декабрь: Атомный реактор EBR-I произвел первую электроэнергию» (PDF) . Ядерные новости . Американское ядерное общество. Архивировано из оригинала (PDF) 25 июня 2008 года . Проверено 20 декабря 2021 г.
  13. ^ «Ядерный топливный цикл России». world-nuclear.org . Архивировано из оригинала 13 февраля 2013 года . Проверено 1 ноября 2015 г.
  14. ^ "ОБНИНСК 1954 - первая ядерная электрическая на свет, ČESKÁ ENERGETIKA sro - Ваша сила в энергетике" . www.ceskaenergetika.cz . Архивировано из оригинала 5 августа 2021 года . Проверено 5 августа 2021 г.
  15. ^ Кайзер, Питер; Мэдсен, Майкл (2013). «Атом Мирный: первая в мире гражданская атомная электростанция». Бюллетень МАГАТЭ (онлайн) (на русском языке). 54 (4): 5–7. ISSN  1564-2690.
  16. ^ «Королева включает ядерную энергию» . Би-би-си онлайн . 17 октября 2008 года . Проверено 1 апреля 2012 г.
  17. ^ Уильям, Каспар и др. (2013). Обзор воздействия радиации на микроструктуру и свойства бетонов, используемых на атомных электростанциях. Вашингтон, округ Колумбия: Комиссия по ядерному регулированию , Управление исследований по ядерному регулированию.
  18. ^ «Как работает ядерная энергетика» . HowStuffWorks.com . 9 октября 2000 года . Проверено 25 сентября 2008 г.
  19. ^ «Конденсатор». Веб-сайт НРК .
  20. ^ «Охлаждающие электростанции | Использование воды на электростанциях для охлаждения - Всемирная ядерная ассоциация» . www.world-nuclear.org . Проверено 27 сентября 2017 г.
  21. ^ ab World Energy Outlook 2023. ОЭСР. 24 октября 2023 г. doi : 10.1787/827374a6-en. ISBN 978-92-64-64773-2.
  22. ^ ab «ОЭСР – Мировые энергетические балансы: обзор – анализ». МЭА . Проверено 11 марта 2024 г.
  23. ^ «Карта сетки». www.entsoe.eu . Проверено 14 марта 2024 г.
  24. ^ abcd Шнайдер, Микл (январь 2024 г.). «Отчет о состоянии мировой атомной промышленности за 2023 год» (PDF) . Отчет о состоянии мировой атомной промышленности .
  25. ^ Шулецкий, Кацпер; Оверленд, Индра (апрель 2023 г.). «Российская ядерно-энергетическая дипломатия и ее значение для энергетической безопасности в контексте войны на Украине». Энергия природы . 8 (4): 413–421. Бибкод : 2023NatEn...8..413S. дои : 10.1038/s41560-023-01228-5. HDL : 11250/3092794 . ISSN  2058-7546.
  26. ^ «Атомная энергетика сегодня | Ядерная энергия - Всемирная ядерная ассоциация» . world-nuclear.org . Проверено 11 марта 2024 г.
  27. ^ «Вывод из эксплуатации ядерных установок: вывод из эксплуатации ядерных объектов». World-nuclear.org. Архивировано из оригинала 19 октября 2015 года . Проверено 6 сентября 2013 г.
  28. ^ ab "Совершенно секретно". sovsekretno.ru . Проверено 1 ноября 2015 г.
  29. ^ «Таблица 2. Цитата: Расчетный срок эксплуатации (год) 60» (PDF) . uxc.com . п. 489.
  30. ^ Шеррелл Р. Грин, «Реакторы Центурион - достижение коммерческих энергетических реакторов со сроком службы более 100 лет», Национальная лаборатория Ок-Ридж, опубликовано в протоколах Национального собрания Американского ядерного общества зимой 2009 г., ноябрь 2009 г., Вашингтон, округ Колумбия
  31. ^ "Росатом запускает технологию отжига блоков ВВЭР-1000" . Мировые ядерные новости. 27 ноября 2018 года . Проверено 28 ноября 2018 г.
  32. ^ Патель, Сонал (апрель 2019 г.). «Гибкая эксплуатация атомных электростанций набирает обороты». Власть . Проверено 29 мая 2019 г.
  33. ↑ Кидд, Стив (22 июня 2009 г.). «Ядерная энергия во Франции – что они сделали правильно?». Международная организация ядерной инженерии . Архивировано из оригинала 11 мая 2010 года.
  34. ^ Гервин, Роберт (1971). «Kernkraft heute und morgen: Kernforschung und Kerntechnik als Chance unserer Zeit» [Ядерная энергетика сегодня и завтра: Ядерные исследования как шанс нашего времени]. Bild der Wissenschaft (на немецком языке). Дойче Верлагс-Анштальт. ISBN 3-421-02262-3.
  35. ^ «США начинают исследование плавучих атомных электростанций» . Международная организация ядерной инженерии . 1 сентября 2022 г. Проверено 2 сентября 2022 г.
  36. ^ «Концептуальный проект NuScale и Prodigy для морской установки SMR» . Мировые ядерные новости . 27 октября 2022 г. Проверено 31 октября 2022 г.
  37. ^ Ниан, Виктор; Миньякка, Бенито; Локателли, Джорджио (15 августа 2022 г.). «Политика достижения чистого нуля: сравнение экономической конкурентоспособности атомной энергии по сравнению с ветровой и солнечной энергией». Прикладная энергетика . 320 : 119275. Бибкод : 2022ApEn..32019275N. doi : 10.1016/j.apenergy.2022.119275. ISSN  0306-2619. S2CID  249223353.
  38. ^ Аб Кидд, Стив (21 января 2011 г.). «Новые реакторы – более или менее?». Международная организация ядерной инженерии . Архивировано из оригинала 12 декабря 2011 года.
  39. ^ Эд Крукс (12 сентября 2010 г.). «Ядерная энергия: новый рассвет теперь, кажется, ограничен востоком». Файнэншл Таймс. Архивировано из оригинала 10 декабря 2022 года . Проверено 12 сентября 2010 г.
  40. ^ Будущее ядерной энергетики. Массачусетский Институт Технологий . 2003. ISBN 978-0-615-12420-9. Проверено 10 ноября 2006 г.
  41. ^ Массачусетский технологический институт (2011). «Будущее ядерного топливного цикла» (PDF) . п. хв.
  42. ^ «Экономика ядерной энергетики | Затраты на ядерную энергию - Всемирная ядерная ассоциация» . world-nuclear.org . Проверено 17 августа 2021 г.
  43. ^ abc Шулецкий, Кацпер; Оверленд, Индра (апрель 2023 г.). «Российская ядерно-энергетическая дипломатия и ее значение для энергетической безопасности в контексте войны на Украине». Энергия природы . 8 (4): 413–421. Бибкод : 2023NatEn...8..413S. дои : 10.1038/s41560-023-01228-5 . HDL : 11250/3106595 . ISSN  2058-7546.
  44. ^ «Эксперты по правовым вопросам: атака Stuxnet на Иран была незаконным «силовым актом»» . Проводной. 25 марта 2013 г.
  45. ^ Уитни, Делавэр (2003). «Обычные несчастные случаи Чарльза Перроу» (PDF) . Массачусетский Институт Технологий .
  46. ^ Бенджамин К. Совакул (январь 2011 г.). «Переосмысление ядерной энергетики» (PDF) . Национальный университет Сингапура. п. 8. Архивировано из оригинала (PDF) 16 января 2013 года.
  47. ^ Магазин законодательных исследований Вермонта: Атомная энергетика. Архивировано 17 марта 2016 г. на Wayback Machine uvm.edu , по состоянию на 26 декабря 2018 г.
  48. ^ Массачусетский технологический институт (2003). «Будущее атомной энергетики» (PDF) . п. 49.
  49. ^ «Публикации: Международные конвенции и юридические соглашения». iaea.org . 27 августа 2014 года . Проверено 1 ноября 2015 г.
  50. ^ «Ядерный раздел веб-сайта Министерства торговли и промышленности Великобритании» . Архивировано из оригинала 15 февраля 2006 года.
  51. ^ Джим Фальк (1982). Глобальное деление: битва за ядерную энергию , Oxford University Press, страницы 323–340.
  52. ^ Энергетическое законодательство США может стать «ренессансом» ядерной энергетики.
  53. ^ Бернард Коэн. «Атомноэнергетический вариант» . Проверено 9 декабря 2009 г.
  54. ^ «Ядерная энергия не является новым чистым ресурсом» . Theworldreporter.com. 2 сентября 2010 г.
  55. ^ Greenpeace International и Европейский совет по возобновляемым источникам энергии (январь 2007 г.). Энергетическая революция: обзор устойчивой мировой энергетики. Архивировано 6 августа 2009 г. в Wayback Machine , стр. 7.
  56. ^ Джуни, Марко (2004). Социальный протест и изменение политики: экология, антиядерные движения и движения за мир в сравнительной перспективе. Роуман и Литтлфилд. стр. 44–. ISBN 978-0-7425-1827-8.
  57. ^ Стефани Кук (2009). В смертных руках: предостерегающая история ядерного века , Black Inc., стр. 280.
  58. ^ Sovacool, Бенджамин К. (2008). «Цена неудачи: предварительная оценка крупных энергетических аварий, 1907–2007 гг.». Энергетическая политика . 36 (5): 1802–20. Бибкод : 2008EnPol..36.1802S. doi :10.1016/j.enpol.2008.01.040.
  59. ^ Джим Грин . Ядерное оружие и цепная реакция реакторов «четвертого поколения» , август 2009 г., стр. 18–21.
  60. ^ Кляйнер, Курт (2008). «Атомная энергетика: оценка выбросов» (PDF) . Nature сообщает об изменении климата . 2 (810): 130–1. дои : 10.1038/climate.2008.99 .
  61. ^ Марк Дизендорф (2007). Решения для теплиц с использованием устойчивой энергетики , Издательство Университета Нового Южного Уэльса, с. 252.
  62. ^ Дизендорф, Марк (2007). «Ядерная энергия — возможное решение проблемы глобального потепления» (PDF) . Социальные альтернативы . 26 (2). Архивировано из оригинала (PDF) 22 июля 2012 года.
  63. ^ «Богатые нефтью ОАЭ открывают первую в арабском мире атомную электростанцию. Эксперты задаются вопросом, почему» . CNN . август 2020 года . Проверено 1 августа 2020 г.
  64. ^ «Ядерная энергия и изменение климата - Всемирная ядерная ассоциация». world-nuclear.org . Проверено 11 марта 2024 г.
  65. ^ Лю, Боджи; Пэн, Бинбин; Лу, Фэй; Ху, Цзян; Чжэн, Ли; Бо, Мэйфан; Шан, Синь; Лю, Вэйвэй; Чжан, Ичи; Чжоу, Сяфэй; Цзя, Пэнфэй; Лю, Гэнъюань (2023). «Критический обзор выбросов углерода на атомных электростанциях». Границы энергетических исследований . 11 . дои : 10.3389/fenrg.2023.1147016 . ISSN  2296-598Х.
  66. ^ Ван, Гунцин; Ван, Бо; Вэнь, Цзимин; Тянь, Жуйфэн; Ню, Чжисинь; Лю, Синминь (2021). «Анализ масштабирования инерционного резервуара на основе холодного состояния ядерного нагревательного реактора глубокого бассейнового типа». Летопись атомной энергетики . 151 : 107907. Бибкод : 2021AnNuE.15107907W. doi :10.1016/j.anucene.2020.107907. ISSN  0306-4549.
  67. ^ Пастернак, Джуди (2010). Желтая грязь: американская история отравленной земли и преданных людей (1. Изд. Free Press в твердом переплете). Нью-Йорк, штат Нью-Йорк: Свободная пресса. ISBN 978-1-4165-9482-6.
  68. ^ Кэшвелл, CE; МакКлюр, доктор медицинских наук (1 января 1992 г.). Транспортные аварии/инциденты с радиоактивными материалами (1971--1991 гг.) (Отчет). Национальная лаборатория Сандия, Альбукерке, Нью-Мексико (США). ОСТИ  7193124.
  69. ^ «Отчет: Выбросы японского завода приближаются к чернобыльскому уровню» . USATODAY.COM . Проверено 11 марта 2024 г.
  70. ^ Sovacool, Бенджамин К. (май 2008 г.). «Цена неудачи: предварительная оценка крупных энергетических аварий, 1907–2007 гг.». Энергетическая политика . 36 (5): 1802–1820. Бибкод : 2008EnPol..36.1802S. doi :10.1016/j.enpol.2008.01.040.
  71. ^ «Когда пар рассеивается» . Экономист . ISSN  0013-0613 . Проверено 11 марта 2024 г.
  72. ^ «Атомная энергетика сегодня | Ядерная энергия - Всемирная ядерная ассоциация» . world-nuclear.org . Проверено 11 марта 2024 г.
  73. ^ «Планы строительства новых ядерных реакторов во всем мире - Всемирная ядерная ассоциация» . world-nuclear.org . Проверено 11 марта 2024 г.
  74. ^ ab «Ядерные реакторы поколения IV: WNA - Всемирная ядерная ассоциация». world-nuclear.org . Проверено 11 марта 2024 г.
  75. ^ "石岛湾高温气冷堆核电站示范工程常规岛开工 - 国内前沿 ChinaNet" . www.nuclear.net.cn . Проверено 11 марта 2024 г.
  76. Ссылки ​ www.xinhuanet.com . Проверено 11 марта 2024 г.
  77. ^ "全球首座第四代核电站商运投产-新华网" . www.news.cn. ​Проверено 11 марта 2024 г.
  78. ^ аб Шулецкий, Кацпер; Оверленд, Индра (апрель 2023 г.). «Российская ядерно-энергетическая дипломатия и ее значение для энергетической безопасности в контексте войны на Украине». Энергия природы . 8 (4): 413–421. Бибкод : 2023NatEn...8..413S. дои : 10.1038/s41560-023-01228-5 . HDL : 11250/3106595 . ISSN  2058-7546.
  79. Ссылки 科大新闻网". news.ustc.edu.cn. ​Проверено 11 марта 2024 г.

Внешние ссылки

Викискладе есть медиафайлы, связанные с атомной электростанцией.