Атомная энергетика в ожидании Ренессанса

И. МИРСИЯПОВ, соискатель Института экономики РАН

АТОМНАЯ ЭНЕРГЕТИКА В ОЖИДАНИИ РЕНЕССАНСА

Как показывает опыт, главная проблема мировой атомной энергетики - это безопасность. Как известно, произошли крупные аварии на АЭС в США и в Чернобыле (Украина), которые показали недостаточный уровень безопасности АЭС первых поколений. Строительство более безопасных «быстрых» реакторов ограничилось первыми опытными блоками из-за их большей стоимости по сравнению с тепловыми реакторами. Пока не решены полностью проблемы обращения с отдельными видами облучённого ядерного топлива и радиоактивными отходами (РАО), а также вопросы топливообеспечения быстрых реакторов на длительную перспективу. Нерешенными остаются проблемы нераспространения ядерного топлива и атомного оружия.

Таким образом, остается потенциальная опасность аварий с высоким экологическим и экономическим ущербом. Одновременно с этим происходит накопление высокоактивных и долгоживущих отходов. Кроме того, ядерная энергетика остается потенциальным источником распространения ядерного оружия. Лишь после освоения реакторов третьего поколения масштабы развития ядерной энергетики, прежде всего, по условиям безопасности, могут стать практически неограниченными. Разработка и, тем более, промышленное внедрение реакторов третьего поколения займет значительное время (примерно, до 2030 г.), после чего и можно ожидать промышленного развития безопасной и топливообеспеченной ядерной энергетики.1

Вместе с тем, эксплуатационная безопасность современной атомной энергетики считается приемлемой для существующих масштабов её использования при условии постепенного замещения действующих энергоблоков на реакторы третьего поколения2. Проблема обеспечения безопасности АЭС в перспективе будет решаться за счет внедрения безопасных «быстрых» реакторов, сегодня же гарантией безопасности тепловых реакторов остается строгое соблюдение необходимых норм и правил, в том числе международных.

Несмотря на вышеперечисленные проблемы и негативные факторы, по мнению экспертов Всемирной Ядерной Ассоциации (ВЯА), в пользу развития атомной энергетики говорят преимущества по сравнению с другими видами топлива и энергии, а также энергетическими технологиями3. Рассмотрим экономические, технические, и экологические аспекты развития атомной энергетики и положительные факторы данного способа производства энергии:

1 Мировая энергетика: состояние, проблемы, перспективы. / Под общ. редакцией проф. В.В.Бушуева. - М.: ИД «Энергия», 2007. С. 664.

2 http://www.reactors.ru/pub/strat/strategy.htm.

3 «Окружающей среде нужна ядерная энергия». Факты о ядерной энергии и надежном будущем нашей планеты. 10 основных идей «за» ядерную энергетику. Всемирная Ядерная Ассоциация.

1. Атомная энергетика является альтернативой использованию органического топлива для производства электроэнергии. Причем, в настоящее время роль атомной энергетики, как альтернативного варианта использованию ископаемого топлива, существенно возрастает. Запасы угля и углеводородов сокращаются, а продолжение их использования в качестве энергоисточника ухудшает экологическую ситуацию. Замещение органического топлива (нефть, газ, уголь) ядерным топливом дает возможность эффективно использовать углеводороды для производства пластмасс и химических изделий, в транспорте, промышленности, в быту и т.д.

Традиционных энергоресурсов (нефти, газа и угля) в перспективе не будет достаточно, поэтому большой потенциал имеет возобновляемая энергетика. Отметим, что нынешний финансово-экономический кризис несколько изменил тенденции в росте потребления энергии и динамике цен на энергоносители. Однако по окончании кризиса положительная динамика роста экономики, потребления энергии и роста цен восстановится. Но увеличение потребления энергии, которое будет наблюдаться в перспективе, прежде всего, в развивающихся странах мира, не может быть удовлетворено новыми возобновляемыми источниками энергии, такими, как ветер и солнечная энергия. Ветровая и солнечная энергия неисчерпаемы, но реальная их доля будет невелика.

Куда большей по масштабам практического применения энергетической технологией в мире может быть технология производства ядерной энергии. Например, по данным МАГАТЭ,4 ресурсов урана-235 и 238 достаточно для удовлетворения в течение свыше 500 лет мировой потребности в энергии (примерно 50 млрд. тонн в год)5. Поэтому, важнейшей задачей ядерной энергетики является создание замкнутого топливного цикла и рециркуляции ядерных отходов. Решение этой фундаментальной задачи откроет дорогу к практически неограниченному источнику топлива для ядерных реакторов. Таким образом, энергетика, не связанная с нефтью и газом, является энергетикой будущего, и этот вывод подталкивает многие страны к активным действиям по развитию атомной электрогенерации.

Для сравнения возможностей атомной энергетики с другими видами энергии отметим, что строящийся ныне газопровод Nord Stream из России в Европу с запланированным объемом ежегодной перекачки газа в 55 млрд. куб. м., может быть заменен 23 новыми атомными электростанциями. Этот поток энергии также равен энергии 55 электростанций, работающих на угле, 150 нефтяных танкеров, 550 судов для перевозки СПГ, 19 новых гидроэлектрических станций или 240 тыс. ветряных мельниц.6

4 Международное агентство по атомной энергии (МАГАТЭ) (International Atomic Energy Agency — IAEA) -- международная межправительственная организация для развития международного сотрудничества в области мирного использования атомной энергии. Создана в 1957 г. в соответствии с решением ООН.

5 Гагаринский А. Энергия XXI века: где мы и куда идем. // Новая газета. - 2008.

6 Nord Stream.

2. Ядерное топливо имеет огромные ресурсы, а также на порядок больший выход энергии с единицы топлива, чем традиционные энергоносители (уголь, нефть и газ). По мнению экспертов, уникальность урана как энергетического топлива определяется зависимостью величины ресурса не только от содержания в объеме месторождений, но и от технологии использования7. Известно, что из грамма урана-235 можно получить 20 тыс. кВтч энергии, что примерно в 5,5 млн. раз больше, чем при сгорании грамма каменного угля. Атомную энергию не относят к категории возобновляемых энергоресурсов, поскольку она использует природный уран. Но ее способность воспроизводить топливо из сырья, объемы которого во много раз превышают ресурс исходного топлива, переводит ее в разряд практически возобновляемых неисчерпаемых источников энергии8. Другая особенность атомной энергии - высокий температурный потенциал - создает возможность ее использования не только для производства электричества, но и для энергообеспечения технологических процессов, и в частности для производства водорода. Отметим, что атомные реакторы в перспективе могут использоваться для самых различных промышленных и бытовых нужд, для теплоснабжения, уже в настоящее время их можно использовать для опреснения воды.

3. Атомная энергетика является экологически чистой: ядерные реакторы не выделяют парниковые газы, не производят дымовых выхлопов и не формируют кислотные облака. Поскольку ядерные реакторы практически не производят выбросов парниковых газов, их использование для электрогенерации может помочь остановить рост угрозы глобального потепления и воздействия на изменение климата (парниковый эффект). Ядерная энергия не загрязняет воздух и поверхность земли, реакторы не производят выхлопов дыма, который вызывает смог и затрудняет дыхание.

Атомную энергетику с нынешними ядерными реакторами специалисты рассматривают как альтернативу угольной генерации электроэнергии, которая довольно «грязная», то есть, существенно менее экологична. По мнению экспертов Всемирной Ядерной Ассоциации (ВЯА), если оценивать энергоресурсы с точки зрения экологического воздействия на жизненный цикл и на здоровье людей, то ядерная энергия превосходит другие основные виды энергии, становясь в один ряд с лучшими возобновляемыми источниками энергии9.

Большая часть выбросов в атмосферу происходит при сжигании органического топлива. По подсчетам Всемирной Ядерной Ассоциации, АЭС уже предотвращают выбросы 2,5 млрд. тонн

7 Мировая энергетика: состояние, проблемы, перспективы. / Под общ. редакцией проф. В.В.Бушуева. - М.: ИД «Энергия», 2007. С. 664.

8 Варианты атомного ренессанса. Эксперты видят свое решение проблемы. Н. Пономарев-Степной, академик РАН, вице-президент РНЦ "Курчатовский институт". НГ-Энергия. - 2007.

9 «Окружающей среде нужна ядерная энергия». Факты о ядерной энергии и надежном будущем нашей планеты. 10 основных идей «за» ядерную энергетику.

углекислого газа в год (это около половины выхлопов углекислого газа от моторного транспорта во всем мире). А расширение использования ядерной энергии могло бы еще больше сократить эти выбросы.

Принятие Киотского протокола положительно сказывается на развитии ядерной энергетики, поскольку ранее отсутствие

ограничений на выбросы парниковых газов снижало преимущество этого вида энергопроизводства, имеющего малый уровень вредных выбросов. Все большее число экологов приходят к выводу, что использование ядерной энергии - лучший способ снижения эмиссии углерода в атмосферу.

В то же время важной проблемой остаются ядерные отходы. Однако, в сравнении с огромным количеством атмосферных выбросов от сжигания органического топлива, ядерные отходы образуются в небольших количествах, которые тщательно обрабатываются и могут храниться, не причиняя вреда человечеству и окружающей среде10. Как правило, высокоактивные отходы помещаются в герметичные нержавеющие контейнеры и размещаются глубоко под землей в стабильных горных формациях под тщательным присмотром.

Франция, США, Финляндия и Швеция достигли значительного прогресса в инженерных разработках глубоких геологических захоронений для безопасного долгосрочного удаления высокоактивных отходов. В странах, использующих ядерную энергию, радиоактивные отходы составляют менее 1% от всех токсических промышленных отходов, большинство из которых остается постоянно опасными, в то время как радиоактивные отходы становятся со временем менее опасными в результате их естественного радиоактивного распада11.

4. Электроэнергия атомных станций дешевая и экономичная. Важнейшим преимуществом ядерной энергетики является стабильность цен на вырабатываемую электроэнергию в течение длительного периода времени. В последние годы происходило повышение цен на нефть, что, в свою очередь, вызывало рост цен на электроэнергию, вырабатываемую ТЭС, использующими органическое топливо. А стоимость ядерного топлива всегда стабильна и составляет небольшую часть всех производственных расходов в сравнении с ценой электроэнергии, произведенной при сжигании газа. При газовой генерации затраты на топливо представляют довольно большую часть от общих затрат, и это вносит значительную неопределенность в отношении будущей стоимости электроэнергии и ее наличия, так как запасы газа далеко не бесконечны.

По оценкам Организации по экономическому сотрудничеству и развитию (ОЭСР), атомная электроэнергия заметно дешевле электроэнергии, выработанной на нефти, а также на угле и газе при высоких затратах на их добычу и транспортировку. При сопоставлении ядерного топлива с углем и газом, при низких затратах на добычу и

10 Там же.

11 «Окружающей среде нужна ядерная энергия». Факты о ядерной энергии и надежном будущем нашей планеты. 10 основных идей «за» ядерную энергетику. Всемирная Ядерная Ассоциация.

транспортировку органического топлива, цена электроэнергии примерно одинакова12.

5. Атомная энергетическая индустрия способствует развитию высоких технологий и уменьшает зависимость экономики многих стран от экспорта и импорта углеводородного сырья. Например, Венесуэла, Саудовская Аравия и другие страны Персидского залива, Туркмения, Казахстан и Россия - высоко зависимы от экспорта своих углеводородов. В доходах этих государств доля поступлений от экспорта углеводородного сырья чрезвычайно значительна. Их топливноэнергетические балансы перекошены в сторону нефти или газа. А развитие атомной энергетики в этих государствах способствовало бы ликвидации такого перекоса и зависимости от углеводородного экспорта.

С другой стороны, например, Япония, Швеция и другие страны Балтии, Франция, Финляндия мало обеспечены углеводородами и являются их крупными импортерами. Однако в этих странах хорошо развита атомная энергетика, которая составляет весомую долю в топливно-энергетическом балансе этих государств и покрывает существенную часть спроса ЖКХ и промышленности в электроэнергии и тепле.

6. Практически не существует технической проблемы транспортировки сырья для ядерной энергетики, поскольку огромное количество энергии производится из малого количества уранового топлива. При этом перевозки угля, нефти и газа являются существенной нагрузкой на всемирную транспортную систему, серьезно удорожают энергоносители (особенно уголь), причиняют существенный урон окружающей среде. Транспортировка ядерных материалов, как свежего, так и отработанного топлива и ядерных отходов, производится весьма редко. Существуют весьма строгие национальные и международные правила транспортировки радиоактивных веществ, используются прочные и надежно сконструированные контейнеры.

7. Атомные электростанции могут помочь в уничтожении военных ядерных боеголовок путем сжигания их радиоактивных веществ в своих реакторах. 13

Атомная генерация по регионам мира

В настоящее время доля атомной энергетики составляет 17% от общего производства электроэнергии в мире, а в 30 странах мира эксплуатируются 442 ядерных реактора общей мощностью 365 ГВт14. Уже более четырех десятков стран официально заявили о намерениях

12 Расчеты ОЭСР на 2005 г. показали, что стоимость произведенного на новых АЭС электричества обойдется от 0,021 до 0,031 долл. за кВт-час (при учетной ставке 5%), стоимость же электричества, произведенного работающими на газе электростанциями, от 0,037 до 0,06 долл. за кВт-час.

13 «Окружающей среде нужна ядерная энергия». Факты о ядерной энергии и надежном будущем нашей планеты. 10 основных идей «за» ядерную энергетику.

14 Ренессанс атомной энергетики. Подготовлено пресс-службой ЗАО

«Атомстройэкспорт». // "Энергополис". - 2008. - №9.

создать ядерный сектор в своей национальной энергетике. В настоящее время в двенадцати странах строится 30 ядерных энергоблоков общей мощностью около 24 ГВт(э)15. К 2020 г. предполагают строительство до 130 новых энергоблоков общей мощностью 430 ГВт с годовой выработкой электроэнергии до 3032 млрд. кВт-ч, что может составить до 30% мирового энергобаланса16. К середине XXI в. планы развития ядерной энергетики составляют около 1000 ГВт(э), но и они могут измениться в сторону увеличения.

Таблица 1

Прогнозные технико-экономические показатели АЭС

АЭС Годы КПД (эл.) Число часов использован ия, ч/год Удельные капвложения, дол./кВт

На уране-235 2000 0,33 7000 2500

2020 0,33 7000 2500

2030 0,34 7000 2500

2050 0,34 7000 2500

На уране-238 2000 0,30 7000 —

2020 0,35 7000 3800

2030 0,36 7000 3800

2050 0,36 7000 3700

Источник: Мировая энергетика: состояние, проблемы, перспективы. / Под общ. редакцией проф. В.В. Бушуева. - М.:ИД «Энергия», 2007. С. 664.

Наибольшее развитие атомная энергетика получила в США, Франции, Японии, а также России. Эти страны являются лидерами по потреблению ядерной энергии.

Приняты или находятся в стадии рассмотрения решения о сооружении новых атомных энергоблоков в США, Франции, Финляндии, ряде стран Азии (Китай, Индия, Иран, Япония, Южная Корея), Центральной и Восточной Европы (Болгария, Словакия), а также Латинской Америки (Бразилия, Аргентина). Обсуждается вопрос строительства АЭС многими государствами, не имеющими собственной атомной энергетики, это Италия, Польша, Белоруссия, Турция, Египет, Марокко, Казахстан, Чили, Нигерия, Бангладеш, Индонезия, Вьетнам, Таиланд, Австралия, Новая Зеландия.

В Европе лидерами по использованию атомной энергии являются Франция, Бельгия, Швеция, Словакия, Финляндия.

Еврокомиссия (КЕС) предполагает, что страны региона должны формировать энергобаланс ресурсами с низкими выбросами углекислого газа, куда входит и атомная энергия. Страны ЕС имеют разные взгляды на развитие атомной энергетики и выполнение требований по снижению эмиссии парниковых газов. Франция и Финляндия в большей степени за развитие атомной энергетики, Австрия, Ирландия и Швеция выступают против. После «постчернобыльского синдрома» возвращается к атомной энергетике

15 Гагаринский А. Энергия XXI века: где мы и куда идем. НГ. 08.12.2008.

16 По экспертным оценкам МАГАТЭ.

Великобритания, в Германии мнения разделились, хотя сейчас в этой стране АЭС обеспечивают треть вырабатываемого электричества.

В Азии высокая динамика развития атомной энергетики, а наибольший рост атомной генерации ожидается в Китае, Японии, Южной Корее и Индии. В США ядерная энергетика рассматривается как важная составная часть национальной энергетической безопасности. Проводимая там энергополитика направлена на стимулирование развития атомной отрасли, планируется

строительство 20 новых реакторов третьего поколения.

Место на рынке найдется для всех Перспективы ядерной энергетики определяются ее конкурентоспособностью по сравнению с другими видами получения энергии.

По мнению многих экспертов, скорее всего, в ближайшей перспективе уровень добычи нефти и газа останется на уровне сегодняшнего дня. Как считает академик Е. Велихов, так называемые альтернативные источники энергии на самом деле не являются альтернативой и могут лишь дополнять основные, каковыми на обозримую перспективу останутся нефть, газ, уголь и в определенной степени - ядерная энергия. Доля других неуглеводородных энерготехнологий (например, ветровой и приливной энергии, замещение бензомоторов электромобилями) в общей доле потребления энергии слишком мала. Термоядерная энергия, несмотря на начало реализации проекта экспериментального реактора ITER стоимостью более 10 млрд. долл., очень не скоро дойдет до стадии строительства электростанций 17.

Экономическое развитие стран приводит к росту энергопотребления и оно не поспевает за ростом производства нефти, угля и газа. Как считают эксперты, к середине XXI в. неудовлетворенный спрос составит почти треть от всей потребляемой энергии18, что станет постоянным источником роста международной конкуренции и конфликтов. Население будет расти, а крупные развивающиеся страны на всех континентах (Китай, Индия, Пакистан, Иран, Бразилия, Мексика, Египет, Нигерия, ЮАР, Конго, Индонезия и др.) будут наращивать потребление топлива и энергии. Поэтому важной задачей будет сохранение баланса спроса и предложения на энергоносители. Если исходить из текущей динамики изменения энергопотребления в мире, потребность в энергоресурсах в течение XXI в. увеличится примерно в два раза19. То есть, места хватит для всех видов энергии и особой конкуренции среди них не будет. Все виды энергетики будут востребованы, разовьются новые инновационные энергетические технологии.

Таким образом, по нашему мнению, сегодня атомная энергетика должна иметь свою, причем важную, долю в мировом энергобалансе.

17 Виктор Христенко, Франсуа Ламуре. 'Белые пятна' энергодиалога Россия-ЕС Независимая газета. 09.10.2007.

18 Там же.

19 Гагаринский А. Энергия XXI века: где мы и куда идем. НГ. 08.12.2008.

Пока не доминирующую, во всяком случае, до тех пор, пока не будут созданы возможности функционирования полностью безопасной атомной энергетики с обеспеченной топливной системой замкнутого цикла, использующей собственные отходы. Дело обстоит именно так, потому что для всех цивилизованных стран мира безопасность - выше прибыли и экономии.