Научная электронная библиотека
Монографии, изданные в издательстве Российской Академии Естествознания
4.2.5. Атомная энергия
По мнению многих экспертов снижение доли углеводородов - это единственный возможный сценарий для успешного развития цивилизации, вопрос только в том, когда наступит этот переломный момент. Эксперты "Глобальной энергии" считают, что это может произойти уже после 2050 года. Сейчас доля ВИЭ в мире составляет не более 30%. При этом к ВИЭ эксперты относят атомные электростанции, которые вырабатывают порядка 11% мировой электроэнергии. Ведь АЭС характеризуются низкими выбросами углерода в атмосферу [4.20].
Мы находимся на пороге четвертого промышленного уклада, на пороге очередной революции. Это время горизонтальных связей, цифровой информатики, искусственного интеллекта, время продажи и покупки жизненных циклов, а не конкретного объекта. Атомная энергетика как никто другой соответствует роли модератора этого процесса, считают, например, в Росатоме ,хотя данное предположение является спорным.
Одна из основных проблем атомной энергетики не технологическая, а психологическая: Чернобыль, Фукусима, испытания ядерного оружия…В общем, есть повод для беспокойства и недоверия.
Важным условием для развития ядерной энергетики- социальное принятие. Для того, чтобы ядерная энергетика возникла в какой-то стране, общество должно ее принимать. Какие бы сценарии развития энергетики ни строились, одно в них неизменно: потребление электроэнергии в мире будет расти. Население Земли увеличивается, запросы человечества растут: за последние сто лет мы потребили энергии больше, чем за всю предыдущую историю от сотворения мира. При этом более миллиарда человек на планете до сих пор не имеют доступа к электричеству.
По прогнозам ученых, к 2050 году на Земле будет жить еще на 2,5 миллиарда больше людей, децентрализация энергетики и строительство малых мощностей даст доступ к этому ресурсу значительно большему количеству человек и повысить их качество жизни. А значит, потребность в электроэнергии снова будет расти. На помощь может придти атомная энергетика: высокопроизводительная, с низким уровнем выброса загрязняющих атмосферу веществ и неограниченными запасами топлива.
При этом речь идет не только об ископаемом уране, но и об отработавшем ядерном топливе, находящемся на хранении: топливные сборки выработали свой ресурс не более, чем на четыре процента, и это огромный ресурс для вторичного использования. Не говоря уже о том, что переработка топлива из ОЯТ позволяет решить задачу необратимой утилизации оружейного плутония и замкнуть производственны цикл, срабатывая весь ресурс ядерного топлива.
Всё это прекрасно, но для осуществления описанной выше радужной картины должна совершенствоваться не только ядерная энергетика в широком смысле этого слова, но и общество в целом.
Процесс развития атомной энергетики за различные периоды времени в мире, континентах, отдельных странах за период от 2000 года до 2050 можно проследить по графикам и диаграммам, представленным на рис. 4.53,4.54 4.55 .4.56 [4.4.4.3].
На рис.4.53 представлена динамика развития за период 2000-2010гг.
Рис.4.53.Динамика развития генерации электроэнергии АЭС, млрд. кВт .ч
Рис.4.54. Структура генерации электроэнергии АЭС, 2010.
Прогноз мирового производства электроэнергии до 2050 года представлен на рис.4.55.
Рис.4.55. Мировое производство электроэнергии по странам и объединениям, РС -развивающиеся страны.
Вариантов прогнозов - множество. Каждый из них учитывает какие-то дополнительные факторы и пренебрегает т.н. малозначимыми по мнению составителей.
Один из таких вариантов приведен на рис.4.56
Рис.4.56.Мировое производство электроэнергии на АЭС, ГВт., производственный потенциал,2010-2040.
Ещё по одному из прогнозов к 2040 г. ожидается выход на 1-е место Китая, который увеличит выработку атомной энергии в 5 раз. США займут 2-е место. Франция со 2-го места в 2015 г. переместится на 3-е, сокращение выработки атомной энергии в стране составит 15 %.
Россия с 4-го места в 2015 г. опустится на 5-е, даже невзирая на рост выработки к 2040 г. на 43 %. В Южной Корее к 2040 г. выработка электроэнергии на АЭС возрастет в 2 раза, и страна будет занимать 4-е место (рис.4.57) [4.21].
Япония, как ожидается, выйдет на 6-е место, перезапустив свои атомные реакторы после прохождения процедур сертификации на соответствие новым правилам безопасности. Индия, благодаря росту выработки атомной энергии в 5 раз к 2040 г., выйдет на 7-е место.
Рис.4.57. Место стран в мире по выработке электроэнергии на АЭС (левая шкала) и объемы выработки в ТВт·ч (размер круга).
На пути реализации идеи поэтапного отказа от АЭС существуют два принципиальных препятствия. Прежде всего, это непомерно высокая цена. Для Германии, например, специалисты назвали сумму, эквивалентную более чем 65 % годового ВВП, - 1,7 трлн. евро на период до 2030 г. Второе препятствие связано с компенсацией потерь энергопроизводства: придется ориентироваться на возможности импорта либо самой электроэнергии, либо дополнительных объемов энергоносителей. В первом случае речь зачастую идет об электроэнергии, выработанной на зарубежных атомных энергоблоках (поэтому ФРГ придется оплачивать работу французских АЭС). Во втором случае оказывается необходимым договариваться с различными поставщиками, что не всегда соответствует политике, провозглашенной в отдельных странах [4.22].
Есть и другие мнения. Например, в [4.23] рассматриваются два сценария развития атомной энергетики.
В пессимистичном сценарии роста не будет. Напротив, установленная мощность атомных электростанций к 2030 году снизится на 12% (от текущего уровня), к 2040 году — на 15%, и лишь к 2050 вернётся к уровню нынешнего дня. При этом отсутствие роста не означает отсутствие деловой активности. Для того, чтобы компенсировать закрытие старых реакторов, в условиях даже пессимистичного сценария, к 2050 нужно будет построить порядка 320 ГВт. новых атомных мощностей.
В оптимистичном сценарии атомная энергетика будет расти следующими темпами от уровня 2016 г: на 42% к 2030, на 83% к 2040 и на 123% к 2050 году. Речь идёт об установленной мощности атомных электростанций, которая такими темпами к 2050 г достигнет 874 ГВт. А её доля в мировой выработке электроэнергии увеличится до 13,7%. Основной вклад в этот гипотетический рост внесут страны Азии.
Следует отметить также выводы, сделанные в результате исследования [4.24]. В нём утверждается, что для успеха широкомасштабного развертывания атомной энергетики необходимо решить четыре ключевые проблемы: ‰
- Стоимость. На свободном рынке стоимость энергии, произведенной на атомных станциях, неконкурентоспособна по сравнению с энергией, произведенной из угля и природного газа. Однако эта разница может быть уменьшена за счет разумного снижения капитальных и эксплуатационных затрат, затрат на техобслуживание, а также сокращения времени строительства.
-‰ Безопасность. Конструкция современных реакторов позволяет достичь очень низкого уровня риска серьезных аварий, однако в строительстве и эксплуатации требуется проведение мероприятий "лучшая практика" (“best practices)”. За исключением эксплуатации реактора мы мало знаем о безопасности топливного цикла в целом. ‰
- Отходы. Геологическое удаление отходов технически возможно, однако это должно быть уточнено и продемонстрировано на практике. Отсутствуют убедительные доказательства того, что в современных замкнутых топливных циклах, включая переработку отработанного топлива, долгосрочное управление отходами будет иметь преимущества, способные перевесить краткосрочные риски и затраты. Совершенствование открытого топливного цикла может дать настолько значительные преимущества управления отходами, что с ними смогут сравниться преимущества, на которые претендует более дорогие замкнутые топливные циклы. ‰
- Нераспространение ядерного оружия. Нынешний международный режим гарантий не соответствует проблемам безопасности расширенного развития атомной энергетики, как это предусмотрено сценарием глобального развития. Система переработки, используемая в настоящее время в Европе, Японии и России, в которую входят извлечение и переработка плутония, несет риск несанкционированного распространения ядерного оружия. Мы считаем, что, по крайней мере, в ближайшие 50 лет наиболее оптимальным вариантом, отвечающим критерию нераспространения ядерного оружия, должен стать открытый топливный цикл. Мы также считаем, что в рамках сценария глобального роста существующие запасы урана при разумной цене достаточны для реализации этого варианта. Экспансия атомной энергетики также будет критично воспринята общественностью.
Исследование свидетельствует о том, что общественное мнение не считает развитие атомной энергетики способом решения проблемы глобального потепления, предлагая взамен проведение информационно-образовательных кампаний для населения.
Ниже приводится ещё один прогназ развития атомной энергетики до 2050 года[4.25].
Таблица 4.4. Прогноз развития атомной энергетики2020-2050 гг.
Дополнительные сведения можно почерпнуть из источников информации, приведенных в [4.26-4.31].