Анализ сложившейся эколого-экономической ситуации в атомной энергетике

ЭКОНОМИКА: ПРОБЛЕМЫ, РЕШЕНИЯ И ПЕРСПЕКТИВЫ

АНАЛИЗ СЛОЖИВШЕЙСЯ ЭКОЛОГО-ЭКОНОМИЧЕСКОЙ СИТУАЦИИ В АТОМНОЙ ЭНЕРГЕТИКЕ

Аннотация. В статье проведен анализ экономических, технологических и экологических проблем, существующих на сегодняшний день в атомной энергетике. Рассмотрены экономические составляющие работ по строительству новых атомных электростанций и затраты по консервации, демонтажу и содержанию выведенных из эксплуатации энергоблоков. Сделаны выводы о целесообразности строительства новых атомных реакторов, исходя из приведенных цифр о стоимости атомной энергии и затрат на остановку реакторов.

Ключевые слова: атомные электростанции, международная шкала ядерных событий, радиоактивные вещества, отработанное ядерное топливо, уран-235, уран-238.

GaHna AraMova THE ANALYSIS OF THE CURRENT ECOLOGICAL AND

ECONOMIC SITUATION IN THE NUCLEAR INDUSTRY

Annotation. The article gives analysis of economic, technological and environmental problems that exist today in the nuclear industry. It is considered the economic terms of the works for construction of new nuclear power stations and the costs of conservation, dismantling and maintenance of decommissioned units. The article made some important conclusions about the practicability of building new nuclear reactors in terms of numerals that indicate the cost of nuclear energy and the cost of reactor shutdowns.

Keywords: nuclear power stations, international nuclear event scale, radioactive substances, spent nuclear fuel, uranium-235, uranium-238.

По данным Международного агентства по атомной энергетике IAEA на 21 марта 2014 г. в мире функционирует 435 энергоблоков атомных электростанций (АЭС) с установленной чистой мощностью 372 ГВт, на стадии строительства находятся 72 реактора в 15 странах с установленной мощностью 68 ГВт. Доля АЭС в мировом энергобалансе составляет, по разным подсчетам от 3 % до 5 % [1]. Безусловно, атомная энергетика относится к высокотехнологичной отрасли, а безопасность ее функционирования во многом определяет безопасность состояния и развития социально-экономических систем. Использование радиоактивного урана и технология получения энергии на атомных станциях из него связаны с большими рисками как для природной, так и социальной среды.

Первая в мире Обнинская атомная электростанция (АЭС) была запущена в 1954 г. (Россия). Больше всего АЭС (63 АЭС, 104 энергоблока) эксплуатируется в США. На втором месте идет Франция (58 энергоблоков, вырабатывают около 80 % всей электроэнергии), на третьем - Япония (50 блоков). В России эксплуатируется 10 АЭС (33 энергоблока, вырабатывают около 16 % всего производимого электричества). По «Прогнозу развития энергетики мира и России до 2040 года», в мире ожидается достаточно стабильный прирост выработки электроэнергии на АЭС (до 2030 г.), в 20302035 гг. производство стабилизируется из-за большого вывода старых энергоблоков, а в следующую пятилетку темпы роста начнут восстанавливаться. Быстрыми темпами развивается ядерная энергетика в Азии, которая станет мировым лидером этого развития.

УДК 330.15 Г.А. Аракелова

© Аракелова Г.А., 2015

Данный прогноз предполагает, что до 2040 г. в мире не произойдут аварии 6-го или 7-го уровня по Международной шкале ядерных событий (INES). Хронология аварий 3-7 уровней такова. Уровень 3 «Серьезный инцидент»: 1989 г. - пожар на АЭС Вандельос (Испания). Уровень 4 «Авария без значительного риска для окружающей среды»: 1993 г. - авария на Сибирском химическом комбинате (Россия), 1999 г. - авария на ядерном объекте Токаймура (Япония). Уровень 5 «Авария с риском для окружающей среды»: 1957 г. - авария в на реакторе атомного комплекса «Селлафилд», (Великобритания), 1979 г. - авария на АЭС Три - Майл - Айленд (США). Уровень 6 «Серьезная авария»: 1957 г. - авария на производственном объединении «Маяк» (СССР). Уровень 7 «Крупная авария»: 1986 г. - авария на Чернобыльской АЭС (СССР), 2011 г. - авария на АЭС Фукусима-1 (Япония). 7-ой уровень характеризуется сильным выбросом радиоактивных веществ, вызывающих тяжелые последствия для здоровья населения и для окружающей среды. Менее катастрофичны нижние уровни, однако их влияние на состояние окружающей среды и здоровье населения весьма существенно. Материальные затраты на ликвидацию последствий аварий огромны [3].

Принцип получения электрической энергии из атомной заключается в следующем: ядерная энергия переходит в тепловую, тепловая - в механическую, механическая - в электрическую. Ядерная энергия получается путем деления урана-235 медленными (тепловыми) нейтронами, в результате выделяется огромное количество тепла, которое выводится из активной зоны водой или расплавом металлов (в реакторах на быстрых нейтронах). Полученное тепло используется для получения пара, вращающего турбину электрогенератора. Механическая энергия пара, образующегося в парогенераторе, направляется к турбогенератору, где она превращается в электрическую и дальше по проводам поступает к потребителям. Затем пар охлаждается, и водный конденсат вновь возвращается в реактор - на повторное использование.

Важно отметить две главные проблемы использования урана-235. Первая - огромное количество образующихся отходов: коэффициент использования топлива составляет около 5 %, остальное идет в отходы. Годовая выгрузка отработанного ядерного топлива из реакторов, используемых в мире, составляет более 10 тыс. т, из которых 100 т - масса особо опасных отходов, в том числе около 8 т в России.

Вторая проблема - запасы урана-235 на земле, по мнению некоторых ученых, ограничены. В первую десятку по запасам урана входят такие страны, как Австралия, Казахстан, Канада, Россия, ЮАР, Намибия, Бразилия, Нигер, США, Китай. Такие страны, как США, Китай, в особенности Индия, Франция, Япония, Южная Корея, Великобритания испытывают острый дефицит в природном уране. Значительные ресурсы расположены в странах, в которых совсем нет атомных электростанций, либо имеющих всего несколько реакторов (Казахстан, ЮАР, Намибия, Бразилия, Нигер). В Австралии сосредоточена четверть мировых запасов урана, хотя своей ядерной энергетики там пока нет. В настоящее время развернута война среди стран, испытывающих дефицит природного урана, за контроль над месторождениями урана, особенно жесткая борьба происходит в Африке, где ради этого начинаются гражданские войны, погибают тысячи людей. Но нужно не только завладеть шахтой, но и иметь весьма трудоемкие технологии по обогащению урана. Собственные мощности по обогащению урана имеют всего 15 стран мира. Самые крупные мощности сосредоточены в России, США, Японии, Франции, Германии, Великобритании, Китае и Индии. Более мелкие месторождения приходятся на Аргентину, Бразилию, Израиль, Иран, Бельгию, Северную Корею, Пакистан. 97 % мировых мощностей по обогащению урана сосредоточены в шести странах - России, США, Великобритании, Франции, Германии и Бельгии.

Доктор технических наук, профессор, один из виднейших специалистов по ядерной физике и атомной энергетике, бывший замдиректора Всероссийского научно-исследовательского и проектно-конструкторского института атомного и энергетического машиностроения, член комиссии по модер-

низации при Президенте России И.Н. Острецов считает, что необходимо переходить на принципиально новую технологию работы АЭС, работающих на уране-238, запасы которого в мире достаточно велики. Группа И.Н. Острецова разработала принципиально новую технологию получения энергии в реакторах путем вынужденного деления урана-238 при помощи ускорителя, изобретателем которого является российский ученый А.С. Богомолов. Принципиальное отличие таких реакторов заключается в том, что там нет цепной реакции, да и сама реакция является контролируемой за счет использования ускорителя. При этой технологии отсутствует образование радиоактивных осколков деления, что в свою очередь не вызывает сильного нагрева реактора после его остановки (что в данный момент происходит на АЭС в Фукусиме). Данная технология прошла апробацию в подмосковных городах Дубне и Протвино, а ее появление связано с выполнением группой И.Н. Острецова работ по контракту с фирмой ЦРУ США (в 2010 г. работы переданы заказчикам). Тема контракта «Инспекция несанкционированной транспортировки ядерных материалов», а результаты выполненных работ можно использовать не только для отслеживания транспортировки радиоактивных материалов, но и для создания безопасных реакторов для АЭС. Несмотря на то, что патент на эту технологию принадлежит России, результаты ее не могут быть использованы без согласия руководства страны, так как она имеет в первую очередь военное применение. По мнению И.Н. Острецова, без атомной энергетики не обойтись, но она должна быть безопасной, бесконечно повышать безопасность самих атомных станций невозможно, нельзя предусмотреть все ситуации. Нужно переходить на безопасные технологии. А существующая атомная энергетика - обречена [2].

По мнению М. Шингаркина, эксперта в области радиационной, экологической и промышленной безопасности, основной технологической и экономической проблемой мировой ядерной энергетики сегодня является процесс вывода из эксплуатации АЭС. Сроки эксплуатации атомных реакторов четко не определены, предполагалось первоначально, что после 25-30 лет работы реакторы должны быть остановлены, но ни один реактор, после тридцатилетней работы не был остановлен вовремя. Остановка и консервация ядерных реакторов представляет собой сложный и очень дорогой комплекс по выполнению инженерно-технических задач и работ. На данный момент цена строительства одного энергоблока АЭС мощностью один гигаватт составляет примерно 3 млрд долл. По оценкам экспертов, затраты только на содержание остановленного блока такой же мощности могут составить 1,5 млрд долл. В Германии в 1990 г. около города Грейфсвальд была остановлена атомная станция, которая была построена еще по советскому проекту. Демонтаж ее начался в 1995 г. и составил уже более чем 4 млрд евро. Однако для завершения работ необходимы еще значительные средства [5].

Из досье « Совершенно секретно». Построенных на сегодняшний день промышленных реакторов в мире - 571. Из эксплуатации выведено 127 реакторов. Тридцатилетний срок службы выработали уже 178 реакторов, к числу которых относятся и все реакторы АЭС «Фукусима-1». В ближайшие годы истечет срок эксплуатации еще у 135 реакторов, но у многих из них уже продлены сроки их работы. 75 % действующих ныне реакторов в мире работают за пределами проектно-конструктивных ресурсов. Закончился проектный срок эксплуатации российских энергоблоков на Билибинской, Кольской, Ленинградской, Нововоронежской, Белоярской АЭС. Приближается исчерпание назначенного срока службы реакторов второго поколения на Курской и Смоленской АЭС. Только Обнинская АЭС, запущенная в 1954 г., была остановлена. Частично останавливается работа на Нововоронежской и Белоярской атомных станциях, где остановлено по два блока и выгружено отработанное ядерное топливо. Отсутствие финансовых средств не дает возможности провести демонтаж оборудования и очистку территории [5].

Определять реальный остаточный ресурс реактора ядерщики могут оценить лишь приблизительно. Продление ресурса работы реактора требует значительных затрат, которые растут с увеличением продления срока работы реактора. Чтобы обосновать срок продления работы реактора, необхо-

димо провести диагностику тех его элементов, которые не подлежат восстановлению, что на сегодняшний день сделать почти не возможно.

Ядерная индустрия до сих пор не имеет четко выработанной долгосрочной стратегии обращения с отработанными отходами ядерного цикла. Правительство России утвердило концепцию Федеральной целевой программы (ФЦП) «Обеспечение ядерной и радиационной безопасности на 2008 г. и на период до 2015 г.» 19 апреля 2007 г. Представленные в ФЦП данные, свидетельствуют о том, что Росатомом накоплено свыше 18 500 т отработанного ядерного топлива, многие хранилища переполнены. Данной программой предусмотрено строительство хранилищ для отработанного ядерного топлива (ОЯТ) с избыточным объемом в 40 000 т. По мнению М. Шингаркина, в ближайшие годы в Россию планируется завезти до 40 000 т высокоактивных и очень опасных ядерных отходов из некоторых зарубежных стран [5].

По мнению некоторых экспертов, строительство новых реакторов стало нерентабельным. Немецкий энергетический концерн RWE, один из крупнейших в Европе, отказался от ряда проектов строительства новых АЭС. Главный стратег RWE Томас Бирр (Thomas Birr) в одном из интервью делает упор на финансовые риски: «АЭС - чрезвычайно дорогой вид производства энергии. Сроки и процедуры планирования, допусков и строительства затяжные и дорогостоящие. Если вы сегодня примете решение построить реактор, причем все равно, в какой стране мира, приносить деньги он начнет не раньше, чем через 12-15 лет» [4]. Другой пример высокой стоимости строительства АЭС - на ее сооружение требуется затратить примерно 25 % электроэнергии того объема, который затем АЭС выработает за 25-30 лет своей работы. Экономисты посчитали, что выработанная на АЭС электроэнергия, в три раза дороже, чем выработанная на теплоэлектростанции, работающей на природном газе.

Независимый эксперт Майкл Шнайдер уверен, что в условиях свободного рынка строительство новых АЭС сегодня нерентабельно. «Строительство возможно только в тех странах, где есть воля руководства финансировать эти проекты или гарантировать капиталовложения. Такой особый случай - Китай и, частично, Россия». Даже Франция, когда-то сделавшая ставку на атомную энергетику, отказалась от строительства новых энергоблоков. Президент Франсуа Олланд заявил, что доля АЭС в энергобалансе страны к 2025 г. снизится с 75 до 50 %. Государственное энергетическое агентство Франции исходит из того, что к 2030 г. будут отключены 34 из 58 ныне действующих атомных реакторов [4].

С точки зрения экологической безопасности АЭС имеют следующие существенные недостатки: население непрерывно облучается малыми дозами радиации; окружающая среда загрязняется искусственными радионуклидами; оказывается существенное тепловое воздействие на окружающую среду, в особенности на водоемы, из которых берется вода для охлаждения агрегатов; растущее количество могильников для длительно неопределенного срока хранения радиоактивных отходов. Многие АЭС размещено вблизи крупных городов и в местах, где наблюдаются разломы земной коры, что повышает опасность возникновения техногенной катастрофы.

В процессе эволюции природа приспособилась к естественным нуклидам, что не приводит к их концентрации в живых организмах. Концентрация естественных радионуклидов в растениях почти в 100 раз меньше, чем в почве. Для жизнедеятельности животных и растений необходим кальций и калий, которые имеют химическое сходство с радиоактивным нуклидом ядерного цикла стронцием-90 и цезием-137. В результате животный мир, словно по ошибке, усваивает и накапливает в своих организмах эти радиоактивные нуклиды, что приводит, например, к опасной концентрации их в сельскохозяйственных растениях. Радиоактивное заражение водоемов приводит к накапливанию радионуклидов в морских обитателях, а употребляемые человеком морепродукты вызывают у него внутреннее облучение. Выше приведенный анализ свидетельствует о том, что стоит задуматься политикам, уче-

ным, инженерам об экологической и экономической целесообразности продолжения погони за якобы

«мирным» атомом.

Библиографический список

1. Мир АЭС [Электронный ресурс]. - Режим доступа : http://miraes.ru/mirovyie-zapasyi-urana-kak-podelit-игап/#тоге-1016 (дата обращения : 17.01.2015).

2. Острецов, И. Н. Атомная энергетика обречена [Электронный ресурс] / И. Н. Острецов. - Режим доступа : http://news.bohn.ru/news/igor_ostrecov_atomnaja_ehnergetika_obrechena/2011-07-31-407 (дата обращения : 17.01.2015).

3. Прогноз развития энергетики мира и России до 2040 года. - М. :ИНЭИ РАН, 2013.

4. Рютер, Г. Атомная энергетика: опасно и нерентабельно [Электронный ресурс] / Г. Рютер, А. Варкентин. -Режим доступа : http://minprom.ua/digest/118171.html (дата обращения : 17.01.2015).

5. Шингаркин, М. Ядерный коллапс / М. Шингаркин // Совершенно секретно - 2011. - № 4/263. - С. 4-5.