СОСТОЯНИЕ И ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ АТОМНОЙ ЭНЕРГЕТИКИ В МИРЕ, РОССИИ, СИБИРИ

1

СОСТОЯНИЕ И ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ АТОМНОЙ

ЭНЕРГЕТИКИ В МИРЕ, РОССИИ, СИБИРИ.

2

•безопасность,•экономика (конкурентоспособность по сравнению с

другими энерготехнологиями), •нераспространение, •обращение с отработавшим топливом и

радиоактивными отходами (экология). Три главных потенциала ядерной энергетики позволят

выполнить эти требования: •огромный энергоресурсный (теплотворная способность

ядерного топлива в 2–3 млн. раз больше, чем у традиционных видов),

•энергоэкономический (экономический показатели не зависят от места расположения),

•и энергоэкологический (отсутствие вредных выбросов).

5 основных требований к атомной энергетике

3

На атомную энергию приходится 6% мирового топливо–энергетического баланса и 17% производимой электрической энергии.

Наработано уже более 10000 реакторо-лет, из них 7000 без крупных аварий после апреля 1986 года. В 2020 году будет эксплуатироваться более 500 блоков АЭС.

Прогнозы многих заслуживающих доверие ведущих энергетических организаций и ассоциаций, научных учреждений свидетельствуют, что на протяжении нескольких последующих десятилетий ядерная энергетика будет играть все более заметную роль, как один из основных источников энергии.

Прогноз международного агентства по атомной энергии (МАГАТЭ), опубликованный 23 октября 2007 г, предусматривает, что мощность АЭС в мире вырастет с 370 ГВт до 447 ГВт. Для сведения 144 страны из 212 являются членами МАГАТЭ.

4

Согласно МАГАТЭ по состоянию на конец 2006 г в 30 странах мира работало 435 энергетических реакторов и строилось еще 29. Первое место в этом списке принадлежит США со 103 энергоблоками, далее Франция (59), Япония (55), Россия (31).

В дополнение к атомным электростанциям имеется 300 научно-исследовательских и экспериментальных ядерных реакторов в 56 странах. Они используются для изучения ядерных технологий, при медицинской диагностике и лечении различных болезней. Свыше 200 ядерных реакторов установлены на надводном и подводном транспорте.

По доле энерговыработки с помощью АЭС Россия занимает 20 место в мире.

Сегодня многие страны берут курс на развитие ядерной энергетике.

5

ВКЛАД ЯДЕРНОЙ ЭНЕРГЕТИКИ В ОБЩЕЕ ЭНЕРГОПРОИЗВОДСТВО В СТРАНАХ МИРА

78

54

3930

1916

20

10

20

30

40

50

60

70

80

%

Страны

Франция

Бельгия

Южная Корея

Япония

США

Россия

Китай

6

Энергоблоки АЭС (по состоянию на 31.12.2006 г.), выработка электроэнергии и процентная доля атомной энергетики в общей

выработке электроэнергии за 2006 г.

Страна

В эксплуатации СтроятсяПроизводс-тво ядерной

энергии в 2006 г., 1Е+06 МВт∙ч

Процентная доля в об-щей выра-ботке элек-троэнергии

Число

Мощность

Число

Мощность

Брутто, МВт эл.

Нетто, МВт эл.



Аргентина 2 1005 935 6,9 7Армения 1 408 376 2,4 42Бельгия 7 6092 5801 44,3 54Бразилия 2 2007 1901 13,8 3Болгария 2 2000 1906 18,1 44Китай 10 8074 7602 5 4534 4220 54,8 2Германия 17 21366 20339 158,7 26Финляндия 4 2800 2696 1 1720 1600 22,0 28Франция 59 66160 63363 428,0 78Великобритания 19 11902 10982 69,2 19Индия 16 3800 3463 7 3380 3164 15,6 3

7



Страна

В эксплуатации СтроятсяПроизводст-во ядерной энергии в 2006 г., 1Е+06 МВт∙ч


Число

Мощность

Число

Мощность





Иран 1 1000 953 Япония 56 49660 47843 2 2335 2237 291,5 30Канада 18 13360 12596 92,4 16Корея (Респ.) 20 18393 17454 4 4000 3800 141,2 39Литва 1 1300 1185 8,7 70Мексика 2 1366 1310 10,4 5Нидерланды 1 515 485 3,3 4Пакистан 2 462 425 1 300 280 2,5 3Румыния 1 706 650 1 706 650 5,2 9Россия 31 23242 21770 5 4800 4534 144,3 16Швеция 10 9406 8976 65,0 48

8



Страна

В эксплуатации СтроятсяПроизводст-во ядерной энергии в 2006 г., 1Е+06 МВт∙ч


Число

Мощность

Число

Мощность





Швейцария 5 3372 3220 26,3 37Словакия 5 2200 2040 16,6 57Словения 1 727 696 5,3 40Испания 8 7728 7446 57,4 20Южная Африка 2 1888 1800 10,1 4Тайвань 6 5144 4884 2 2712 2630 37,0 22Чехия 6 3734 3500 24,5 32Украина 15 13818 13090 84,8 48Венгрия 4 1866 1755 12,5 38США 104 104787 99932 787,2 19Итого: 437 389488 370441 29 25467 24068 2660,0

9

Стоимость топлива составляет лишь небольшую часть затрат на производство электроэнергии на АЭС. Повышение цен на уран, газ и уголь (по сравнению с ценами в базовых допущениях) на 50% приведет к увеличению стоимости производства электроэнергии на АЭС примерно на 3%, стоимости производства на станциях, работающих на угле – на 21% и стоимости производства на станциях ГТКЦ – на 38%, что демонстрирует большую устойчивость производства электроэнергии на АЭС к влиянию рисков, связанных с ценами на топливо.

10

Затраты на ядерное топливо состоят из затрат начальной стадии и затрат конечной стадии. Затраты начальной стадии представляют собой затраты на уран (приблизительно 25% суммарной стоимости топлива), на его конверсию (5%), обогащение в легководных реакторах (30%) и изготовление топливных сборок (15%). Затраты конечной стадии (примерно 25% суммарной стоимости топлива) включают затраты на прямое захоронение или переработку с последующим рециклированием делящегося материала для повторного использования. Затраты на прямое захоронение, которые несут в настоящее время энергопредприятия, состоят из стоимости хранения на площадке плюс затрат на обеспечение окончательного захоронения отходов, предусматриваемых в некоторых странах. Эти затраты составляют лишь небольшую процентную часть суммарной стоимости производства электроэнергии.

11

Затраты на снятие с эксплуатации для существующих станций составляют 200-500 долл./кВт для западных PWR (реакторов с водой под давлением), 330 долл. для российских ВВЭР, 300-550 долл. для BWR (кипящих реакторов), 270-430 долл. для канадских реакторов CANDU и достигают 2600 долл. для некоторых газоохлаждаемых магноксовых реакторов в Соединенном Королевстве. Затраты на снятие с эксплуатации для станций, сооружаемых сегодня, по оценкам достигают 9-15% начальных капитальных затрат, но с учетом дисконтирования они составляют лишь небольшую процентную долю капитальных затрат. В целом же на затраты по снятию с эксплуатации приходится небольшая часть суммарных затрат на производство электроэнергии. В Соединенных Штатах энергетические компании делают наценку от 0,1 до 0,2 цента/кВтч с целью обеспечить финансирование снятия с эксплуатации.

12

Цена электроэнергии от АЭС в странах Западной Европы ниже по сравнению со станциями, работающими на газе, в 2,5 раза, на мазуте – в 2 раза и на угле – в 1, 5 раза. Работа в течение 10 лет 34 реакторов мощностью 900 МВт (Эл.) каждый сэкономила для Франции не менее 150 млрд. франков и предотвратила огромное количество выбросов.

В США себестоимость 1 кВт∙ч электроэнергии, вырабатываемой на угольной ТЭС – 2,07 цента; на газе – 3,52 цента. По данным на август 2005 года, средняя стоимость 1 кВтч электроэнергии, производимой на АЭС составила 1,59 цента.

13

При средней мировой внешней цене 1 кВт∙ч электроэнергии в 4 цента, внешняя стоимость, которая включает в себя затраты на ликвидацию всех воздействий на природу от способа преобразования энергии, не учитываемые сейчас, будет следующая: • ТЭЦ на угле– 10,5 цента; • ТЭЦ на мазуте – 4,7 цента; • ТЭЦ на газе – 2,4 цента; • АЭС – 0,2 цента.

14

Россия – крупнейший экологический донор планеты. По оценкам экспертов ООН комплексный показатель вклада России в сохранении устойчивости биосферы равен 10 % глобального баланса (США и Канада – по 5 %, Бразилия – 7 %). Россия – кладовая полезных ископаемых планеты. Имея всего 3 % населения мира, она располагает 13 % территорий планеты, где сосредоточено 35 % запаса мировых ресурсов. На каждого жителя в России приходится 11,7 условных единиц ресурсов (в США – 2, в Западной Европе – 0,67). В этом плане каждый россиянин в 6 раз богаче американца и в 17 раз европейца.

В 2007 г. в России действовало 10 АЭС (31 энергоблок, Nэ=23,2 ГВт). Доля энерговыработки ~16,5%.

До 2020 г планируется построить 26 новых энергоблоков, увеличить долю выработки до 25%, в перспективе до 30 %.

15

Предполагаемый вариант ввода ядерных энергоблоков до 2020 г.

2009г. Волгодонская АЭС (2 бл.) – 1000 МВт

2010г. Курская АЭС (5 бл.) – 1000 МВт

2011г. Калиниская АЭС (2бл.) – 1000 МВт

2012г.Белоярская АЭС (2бл.) – 880 МВтНововоронежская АЭС-2 (1 блок)

2013г.Ленинградская АЭС-2 (1 блок)Нововоронежская АЭС-2 (2 блок)

2014г.Волгодонская АЭС (3 блок)Ленинградская АЭС-2 (2 блок)

2015г.Ленинградская АЭС-2 (3 блок)Тверская АЭС (1 блок)Северская АЭС (1 блок)

2016г.Волгодонская АЭС (4 блок)Нижегородская АЭС (1 блок)Южно-Уральская АЭС (1 блок)

16

Предполагаемый вариант ввода ядерных энергоблоков до 2020 г.

2017г.

Тверская АЭС (2 блок)

Центральная АЭС (1 блок)

Северская АЭС (2 блок)

2018г.

Ленинградская АЭС-2 (4 блок)

Нижегородская АЭС (2 блок)

Южная-Уральская АЭС (2 блок)

2019г.



Центральная АЭС (2 блок)

2020г.

Нижегородская АЭС (3 блок)



17

В стадии строительства, в настоящий момент, в России находится самое большее в Европе число энергоблоков – 4. Согласно планам руководства, три из них должны вступить в строй до 2010 г. Это второй энергоблок Волгодонской АЭС, четвертый – Калининской и пятый – Балаковской АЭС.

В результате достройки 4-х энергоблоков нашему государству обеспечена экономия не менее 400 млрд. кубометров газа. И даже по ценам внутреннего рынка экономия газа составит огромную сумму – более 5 млрд. долл. С учетом того, что цена газа на внешнем рынке в пять и более раз выше, получается астрономическая цифра.

18

В 2006 г. атомные станции России выработали свыше 147,6 млрд кВт·ч электроэнергии, что составило 103,2% от выработки за аналогичный период 2005 г.

В России приняты две федеральные целевые программы (ФЦП) – «Развитие атомного энергопромышленного комплекса России на 2007-2010 годы и на перспективу до 2015 года» и «Обеспечение ядерной и радиационной безопасности на 2008 год и на период до 2015 года».

К 2015 г. мы ожидаем ввода не менее 9,8 ГВт новых мощностей с достижением общей установленной мощности АЭС 33 ГВт, выработки 224 млрд кВтч электроэнергии и роста доли ядерной генерации на этом этапе до 18,6%.

19

Работа российских АЭС характеризуется как безопасная и надежная. Радиационный фон на самих АЭС и прилегающих территориях соответствовал показателям нормальной эксплуатации энергоблоков и не превышал естественных природных значений.

Вклад в радиологическое облучение населения от современных российских АЭС измеряется в тысячных долях процентов от естественного радиационного фона.

Дозовое облучение от АЭС составляет от 10 до 50 мкЗв/год.

Для сравнения, ежегодные дозы природного измерения в Финляндии составляют 7,5 мЗв, в Горном Алтае – 10-15 мЗв, т.е. в тысячу раз выше, чем доза облучения от АЭС.

20

По состоянию на конец 2006 г. себестоимость 1кВт∙ч на АЭС в европейской части России составила 19,2 коп. На газовых ТЭС – 36,6 коп. (в два раза выше). Это цифры для тарифицированных газа и ядерного топлива. Если взять нетарифицированное топливо (установленную тарифом в несколько раз меньшую плату за него по сравнению с фактическими затратами на его добычу и транспорт), то разница в исходных издержках на производство электроэнергии на АЭС и ТЭС увеличится в 4–5 раз в пользу АЭС.

Себестоимость 1 кВтч

21

Действующие АЭС России

АЭС Номер блока

Тип реактораЭлектричес-

кая мощность (брутто), МВт

Год ввода

в эксплуа-тацию

Проектный год окончания

эксплуатации

Белоярская1 АМБ 100 1963 19802 АМБ 160 1967 19893 АМБ 600 1980 2010

Билибинская

1 БН–600 12 1974 20042 БН–600 12 1974 20043 БН–600 12 1975 20054 БН–600 12 1976 2006

Балаковская

1 ВВЭР-1000 1000 1985 20152 ВВЭР-1000 1000 1987 20173 ВВЭР-1000 1000 1988 20184 ВВЭР-1000 1000 1993 2023

Калининская1 ВВЭР-1000 1000 1984 20142 ВВЭР-1000 1000 1986 20163 ВВЭР-1000 1000 2004 –

22



Тип реактораЭлектричес-

кая мощность (брутто), МВт

Год ввода

в эксплуа-тацию



Кольская 1 ВВЭР-440 440 1973 2003

2 ВВЭР-440 440 1974 2004

3 ВВЭР-440 440 1981 2011

4 ВВЭР-440 440 1984 2014

Курская 1 РБМК-1000 1000 1976 2006

2 РБМК-1000 1000 1978 2008

3 РБМК-1000 1000 1983 2013

4 РБМК-1000 1000 1985 2015

Ленинградская 1 РБМК-1000 1000 1973 2003

2 РБМК-1000 1000 1975 2005

3 РБМК-1000 1000 1979 2009

4 РБМК-1000 1000 1981 2011

23



Тип реактора

Электричес-кая мощность (брутто), МВт

Год ввода в эксплуа-

тацию



Нововоронежская 1 В-1 210 1964 1984

2 В-3 365 1969 1990

3 ВВЭР-440 440 1971 2001

4 ВВЭР-440 440 1972 2002

5 ВВЭР-1000 1000 1980 2010

Смоленская 1 РБМК-1000 1000 1982 2012

2 РБМК-1000 1000 1985 2015

3 РБМК-1000 1000 1990 2020

Волгодонская 1 ВВЭР-1000 1000 2001 –

24

Несмотря на то, что в Сибири извлекаемые разведанные запасы нефти составляют 77 % запасов Российской Федерации, природного газа – 85 %, угля – 80 %, меди – 70 %, никеля – 68 %, свинца – 85 %, цинка – 77 %, молибдена – 82 %, золота – 41 %, металлов платиновой группы – 91 %, гидроэнергетические ресурсы – 45 %, биологические – более 41 %, экономическое развитие Сибири остаётся недостаточным.

25

К числу основных факторов, сдерживающих экономическое развитие Сибири, относятся: •качественное ухудшение сырьевой базы (доля трудноизвлекаемых запасов нефти и газа составляет 55–60% и продолжает расти); •недостаточный уровень развития транспортной инфраструктуры; •повышенный расход топливно-энергетических ресурсов на производственные и социальные нужды из-за суровых природно-климатических условий.

26

В Сибирском регионе созданы все предприятия, обеспечивающие полный ядерный цикл от добычи и переработки уранового сырья и изготовления топливных сборок до утилизации облученного ядерного топлива, что обеспечивает оптимальное функционирование АЭС.

•добыча руды и производство уранового концентрата размещается в Краснокаменске (Читинская область); перспективные залежи урана также расположены в Сибири;

•производство гексафторида урана – в городах Ангарске (Иркутская область), Северске (Томская область);

•производство низкообогащенного урана – в Ангарске, Северске, Зеленогорске (Красноярский край);

27

• изготовление топлива для атомных станций осуществляется в Новосибирске;

• «сжигание» ядерного топлива осуществляется на АЭС городов Северска (Томская обл.) и Железногорска (Красноярский край);

• долговременное хранение отработанного топлива – в Железногорске;

• переработка облученного топлива. В случае развертывания замкнутого топливного цикла, также может производиться на предприятиях расположенных в Северске и Железногорске.

28

По заключению ООО "Межрегиональный проектно-изыскательский и научно-исследовательский институт по проектированию энергетических систем и электрических сетей" в регионах Сибирского Федерального округа (Омская, Новосибирская и Кемеровская области, Алтайский край, республика Алтай) суммарный дефицит мощностей по выработке электроэнергии составляет уже сегодня около 2,2 ГВт. При этом более 40 % теплоэлектростанций значительно (до 80 %) выработали свой ресурс, и к 2015 году доля таких энергоблоков составит около 75 %.

29

ЯДЕРНЫЙ ТОПЛИВНЫЙ ЦИКЛ

В мире существуют два вида ядерного топливного цикла: замкнутый и открытый. В соответствии с ними есть два подхода к обращению с облученным ядерным топливом (ОЯТ). При замкнутом цикле ОЯТ поступает на переработку с извлечением урана, плутония и других ценных компонентов и возвращением их в ядерный цикл. При открытом цикле осуществляется, длительное хранение ОЯТ с его последующим захоронением без переработки.

30

Схема типичных открытого и замкнутого (с рециклом U и Рu)

ЯТЦ для АЭС с реактором на тепловых нейтронах

АЭС

Хранилище ТВС при АЭС

ЗахоронениеДлительное хранение ТВС

Транспортирование ТВС

Радиохимический завод

Радиоактивные отходы

Хранилище РАО

Захоронение РАО

Отработавшие ТВС

Конец открытого цикла

Завод по изготовлению твэлов

Разделение изотопов U-235 и U-238

Гидрометаллургический завод

Рудник

UобогUпр

U

Pu

ТВС

Урановый концентрат

Урановая руда

Изготовление МОX-топлива

U3O8 → UF6

Очистка

31

Основные стадии1) добыча урановой руды;2) производство оксида урана U3O8;3) конверсия U3O8 в UF6;4) обогащение UF6,5) изготовление ядерного топлива (твэлы и ТВС);6) использование ядерного топлива в ядерных

реакторах;7) хранение ОЯТ в приреакторных хранилищах

(бассейн выдержки или сухое хранилище);8) в будущем, окончательное захоронение ОЯТ в

геологических формациях.

ОТКРЫТЫЙ (РАЗОМКНУТЫЙ) ЯТЦ

32

Основные стадии1) добыча урановой руды;2) производство оксида урана U3O8;3) конверсия U3O8 в UF6;4) обогащение UF6;5) изготовление ядерного топлива (твэлы и ТВС);6) использование ядерного топлива в ядерных реакторах;7) хранение ОЯТ в приреакторных хранилищах;8) переработка ОЯТ с выделением урана, плутония и

осколков деления (РАО);9) возвращение регенерированного урана на стадии конверсии

и обогащения;10) размещение плутония в спецхранилищах;11) в будущем, окончательное захоронение РАО в

геологических формациях.

ЗАМКНУТЫЙ ЯТЦ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ РЕГЕНЕРИРОВАННОГО УРАНА

33

Существуют две противоположные точки зрения.Замкнутый ЯТЦ нецелесообразен, т.к. при химической

переработке ОЯТ возникают такие технологические и политические проблемы: сложность и радиационная опасность переработки и захоронения ОЯТ и РАО, возможность переключения (хищения) выделенных ядерных материалов для создания ядерного взрывного устройства.

Замкнутый ЯТЦ необходим т.к. ОЯТ содержит ценные ядерные материалы, имеющие огромный энергетический потенциал. Замкнутый ЯТЦ обеспечит возможность обеспечения растущих национальных энергетических потребностей за счет атомной энергии; кроме того, он позволяет значительно снизить объем РАО.

34

Принципиальная схема крупномасштабной ядерной энергетики России установленной электрической

мощностью 100 Гвт

Тепловые реакторы

Конверсия и обогаще-

ние

Завод по изготовле-

нию топлива для

тепловых реакторов

ТВС

Отрабо-тавшее топливо

Завод по изготовле-

нию топлива для быстрых

реакторов

ТВСБыстрые реакторы

Завод по переработке

отработавшего топлива

Геологическое сооружение для окончательной

изоляции

отходов

100 т в год

Отрабо-тавшее топливо

233U+ 238U

U, Pu, актиноиды

100 т в год

ОтходыПервичные

энергоресурсы Выработка энергии на АЭС

35

В настоящее время возможности осуществить замкнутый ЯТЦ в промышленном масштабе имеют такие страны, как США, Великобритания, Франция, Россия, Китай, Германия, Япония и Индия.

Две основные системные проблемы современной ядерной энергетики хорошо известны:

•низкая эффективность полезного использования добываемого природного урана – менее 1%, сырьевая ограниченность;

•разомкнутость топливного цикла с необходимостью организации долговременного хранения непрерывно возрастающего количества ядерных материалов.

36

СПАСИБО

ЗА

ВНИМАНИЕ !

Documents

СОСТОЯНИЕ И ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ АТОМНОЙ ЭНЕРГЕТИКИ В МИРЕ, РОССИИ, СИБИРИ