Проблемы развития атомной энергетики

Одними из самых актуальных проблем развития атомной энергетики являются следующие:

Проблема 1. Безопасность реакторов. Главный недостаток АЭС — тяжелые последствия аварий, для исключения которых АЭС оборудуются сложнейшими системами безопасности с многократными запасами и резервированием, обеспечивающими исключение расплавления активной зоны даже в случае максимальной проектной аварии. Это приводит к сильному удорожанию как проектирования (на одну только геологоразведку площадки под строительство могут быть затрачены миллиарды долларов), так и собственно эксплуатации станции, которая по сути дела может быть автономной в своей работе. Однако жесткие требования к безопасности требуют наличия большого числа обслуживающего персонала, отвечающего за безаварийную работу.

Серьёзной проблемой для АЭС является их ликвидация после выработки ресурса, по оценкам она может составить до 20% от стоимости их строительства.

Кроме технических, существует и проблема подготовки высококвалифицированных кадров для управления атомной станцией. Поскольку не каждая страна имеет необходимый научный потенциал и возможности системы образования, зачастую приходится либо приглашать иностранных специалистов, либо направлять на обучение за рубеж собственные кадры. Все это тоже вносит вклад в удорожание эксплуатации АЭС.

Крупнейшие аварии на АЭС. История эксплуатации АЭС, какими бы надежными они не были для своего времени, не лишена и трагических страниц аварий, вызванных различными причинами в каждом конкретном случае, однако имевших одно общее: отношение к атомной энергетике на первых порах было с точки зрения безопасности преступно недальновидным, т.к. в тот период считалось что ядерный реактор – вещь априори безотказная, и с ним не может ничего случится, а вероятность аварии ничтожна. Последствия такого халатного отношения оказались печальными, особенно для СССР.

Авария на Три-Майл-Айленд. Эта авария была «первым звонком», вынудившим мировое сообщество искать пути обеспечения большей безопасности при работе реакторов и АЭС в целом. Поскольку рассмотрение хронологии и причин данной аварии лежит за пределами тематики и задач курсовой, рассмотрим лишь экономические последствия, а также влияние на развитие отрасли атомной энергетики в целом.

В результате аварии был выведен навечно из эксплуатации один из блоков этой станции, загрязнена территория самой АЭС радиоактивной водой, вытекшей из поврежденного контура охлаждения реактора. Затраты на дезактивацию и преодоление последствий аварии составили около 975 млн. долларов США.

Катастрофа на Чернобыльской АЭС. Взрыв реактора №4 ЧАЭС по масштабам загрязнения и по экономическим последствиям является тяжелейшим в истории атомной энергетики. Радиоактивными элементами было загрязнено 11 областей Украины, Беларуси и России (около 200 тыс. км²) с населением 17 млн. человек. Повышенный радиационный фон наблюдался в 20 странах в радиусе 2000 км от Чернобыля. Радиоактивные осадки на северо-западе достигли северных районов Норвегии, на западе – р. Рейн, на юге – Персидского залива. Было эвакуировано население 30 километровой зоны вокруг станции, а также население городов Припять и Чернобыль. В этих пределах создана зона отчуждения. Выведено из оборота около 5 млн. гектар сельскохозяйственных земель, уничтожены (закопаны тяжелой техникой) сотни населенных пунктов. Оценка количества жертв катастрофы осложняется тем, что не всегда есть возможность установить, является ли радиоактивное загрязнение причиной всплеска смертности и заболеваемости в каждом конкретном регионе. Экономический ущерб так же с трудом поддается исчислению. На данный момент ведутся работы по подготовке к демонтажу первых трех блоков и преобразованию четвертого в экологически безопасную систему, путем строительства нового безопасного конфаймента (проект «Арка»). Проект «Арка» предусматривает строительство над объектом «Укрытие» (Саркофагом) блока №4 арочной конструкции для удержания остатков радиоактивного топлива внутри разрушенного блока и предотвращения их выброса в окружающую среду.

Авария на АЭС Фукусима.

11 марта 2011 года в момент землетрясения три работающих энергоблока были остановлены действием системы аварийной защиты, которая сработала в штатном режиме. Однако спустя час было прервано электроснабжение (в том числе и от резервных дизельных электростанций), предположительно из-за последовавшего за землетрясением цунами. В пробах морской воды, взятых 22 и 23 марта в 30-километровой зоне станции, был обнаружен иод-131 (несколько выше допустимых норм) и цезий-137 (намного ниже допустимых норм). В дальнейшем начался существенный рост активности воды: в пробах, взятых в 330 метрах от станции к 29 марта активность превысила допускаемые нормы в 3355 раз, к 31 марта — в 4385 раз. 28 марта в двух из пяти пробах почвы на промплощадке станции обнаружены незначительные количества плутония (0,19—1,2 Бк/кг). 23—24 марта следы (незначительное количество, нехарактерное для данной местности) радиоактивных веществ, были отмечены по всему земному шару: в Западной Европе (Германия, Исландия, Франция), США (Калифорния, Вашингтон, Орегон, Колорадо, Гавайи, Массачусетс и др. штаты), Южной Корее (Сеул) и России (на корабле, прибывшем в Ванино из порта Кавасаки, в Приморском крае, в Камчатском крае). Многие страны, в том числе Россия, запретили ввоз в страну продуктов из нескольких префектур Японии.

После аварии на «Фукусима-1» резко изменилась ситуация в урановой отрасли: упали цены на природный уран, резко снизились котировки акций уранодобывающих компаний. По предварительным оценкам рост стоимости строительства новых АЭС составит 20—30 %.

Проблема 2. Экономичность вырабатываемой электроэнергии. Существует распространенное мнение, что стоимость электроэнергии АЭС значительно ниже стоимости энергии, вырабатываемой на угольных, а в перспективе – и газовых электростанций. Но если подробно рассмотреть всю схему финансирования атомной энергетики, то мы обнаружим, что строительство АЭС и ее безопасная работа оказываются намного дороже, чем строительство и работа станции такой же мощности на традиционных источниках энергии.

Проблема 3. Снижение эмиссии диоксида углерода. Считается, что вытеснение тепловых электростанций атомными поможет решить проблему снижения выбросов диоксида углерода, одного из главных парниковых газов, способствующих потеплению климата на планете. По расчетам Европейской Комиссии, только для прекращения увеличения выброса диоксида углерода с помощью АЭС в Европе пришлось бы построить не менее 85 новых атомных реакторов. Существует немало других, намного более дешевых путей решения проблемы опасного изменения климата. Основной акцент делается на энергосберегающих технологиях и возобновляемых источниках – таких как солнце, ветер, водная стихия.

Проблема 4. Снятие с эксплуатации реакторов на АЭС. По данным Всемирной ядерной ассоциации (WNA), 130 промышленных ядерных установок выведены из эксплуатации либо ожидают этой процедуры. В остановленной АЭС остаются сотни тонн радиоактивных отходов. По финансовым и техническим причинам быстро утилизировать все отходы, очистить промышленную площадку и довести ее до состояния «зеленой лужайки» пока не удалось практически ни одной стране. Единственное техническое решение для выведенных из эксплуатации реакторов или всей АЭС – «законсервировать» объект на 30–100 лет и охранять.

Проблема 5. Опасность использования АЭС для распространения ядерного оружия. Каждый реактор производит ежегодно плутоний в количестве, достаточном для создания нескольких атомных бомб. Поэтому МАГАТЭ старается держать под контролем весь цикл обращения с отработавшим ядерным топливом во всех странах, где работают АЭС. США, которые поставляют свежее ядерное топливо для зарубежных атомных станций, построенных по американским проектам, считают отработавшее топливо своей собственностью и также должны следить за его сохранностью. Такую же позицию занимает и Российская Федерация при строительстве АЭС по своим проектам в Иране, Китае и Индии.

Проблема 6. Отвлечение средств от развития альтернативной энергетики. Существует огромный потенциал для энергосбережения и повышения энергоэффективности, который в России достигает 40% всей производимой электроэнергии. Возобновляемые источники энергии (ветровые, солнечные, геотермальные, волновые и др.), модульные станции на природном газе с использованием топливных элементов, утилизация сбросного тепла и отработанного пара, как и многое другое, – реальные пути защиты от изменения климата без создания новых угроз для ныне живущих и будущих поколений.

Проблема 7. Накопление радиоактивных отходов (РАО) в атомной энергетике. Обращение с радиоактивными отходами АЭС имеет критическое значение с точки зрения безопасности и охраны окружающей среды. А некоторые радионуклиды, и в первую очередь плутоний, образующийся в реакторе АЭС в процессе ядерного деления, остаются опасными в течение срока, соизмеримого с историей человечества. Общий объем РАО, накопленный в России, составляет около 600 млн м3 с суммарной радиоактивностью 1,5 млрд Кu. 99,9 % отходов накоплено на предприятиях Минатома России. Самый существенный вклад в образовавшиеся в России радиоактивные отходы внесли радиохимические предприятия, созданные для решения оборонных задач.

Особую проблему представляет отработавшее ядерное топливо (ОЯТ), являющееся самым высокоактивным материалом в атомной энергетике.