И драматические события на АЭС «Фукусима-1» нанесли серьезный ущерб развитию атомной энергетики во всем мире. Стараниями средств массовой информации создано стойкое убеждение о неизбежной опасности любой электростанции с ядерной силовой установкой.
Но, по мнению многих ученых, достойной альтернативы в обеспечении потребности в электроэнергии пока нет, а, например, Балаковская - крупнейшая АЭС России - представляет собой угрозу не больше, чем любой другой промышленный объект подобного масштаба.
Принцип работы АЭС
Все крупнейшие электростанции, работающие на ядерном топливе, имеют сходный принцип действия. Для производства электроэнергии используется теплота, которая образуется при контролируемой цепной реакции деления ядерного топлива - в основном Этот процесс осуществляется в ядерном реакторе - «сердце» АЭС.
Далее происходит приготовление горячего пара, приводящего в движение турбины электрогенераторов. В зависимости от конструкции это могут быть роторы, используемые на электростанциях всех типов или построенные с учетом специфики установок, работающих на ядерном топливе.
Типы реакторов
Существует несколько типов реакторов, которые отличаются топливом, теплоносителем, проходящим через активную зону, и замедлителем, необходимым для контроля цепной реакции.
Самыми экономичными и производительными показали себя реакторы, где в качестве технологической жидкости используется обычная, «легкая» вода. По конструкции они бывают двух основных типов:
- РБМК - реактор большой мощности канальный. В нем пар, вращающий турбины, готовится непосредственно в активной зоне, поэтому такой объект называют кипящим. Таким был реактор четвертого энергоблока в Чернобыле, установку подобного типа использует, например, Курская станция - крупнейшая АЭС России.
- ВВЭР - водо-водяной энергетический реактор. Это система из двух герметичных контуров: в первом - радиоактивном - вода циркулирует непосредственно через активную зону реактора, поглощая теплоту от цепной реакции деления ядра, во втором - образуется пар, который подается к турбинам электрогенераторов. Такие реакторы используются в самой мощной в Европе Запорожской АЭС, на них работает еще одна крупнейшая АЭС России - Балаковская.
Второй тип реактора - газоохлаждаемый, где для контроля процессов используется графит (реактор ЭГП-6 на Билибинской АЭС). Третий - на топливе в виде природного урана и с «тяжелой водой» - оксидом дейтерия - в виде теплоносителя и замедлителя. Четвертый - РН - реактор на быстрых нейтронах.
Первые АЭС
Первый эксперимент по использованию атомного реактора для производства электроэнергии был проведен в США, в Национальной лаборатории Айдахо, в 1951 году. Реактор работал на мощности, достаточной для свечения четырех 200-ваттных электроламп. Через некоторое время установка стала обеспечивать электроэнергией всё здание, где проводились научные исследования на ядерном реакторе. К энергетической сети она была подключена через 4 года, и близлежащий к лаборатории город Арко стал первым в мире, обеспеченным электричеством с помощью атомной установки.
Но первой в мире промышленной атомной электростанцией является АЭС, пущенная летом 1954 года в Калужской области СССР и сразу же подключенная в сеть. Отсюда берет начало атомная энергетика России. Мощность Обнинской АЭС была невелика - всего 5 МВт. Через 3 года в Томской области, в городе Северске, была введена в эксплуатацию первая очередь Сибирской АЭС, производившей впоследствии 600 Мвт. Реактор, смонтированный там, предназначался для производства оружейного плутония, а электрическая и тепловая энергии являлись побочным продуктом. Сегодня реакторы на этих станциях заглушены.
АЭС на территории бывшего СССР
С конца 1950-х и с начала 1960-х в СССР начинается интенсивное строительство таких электростанций в разных регионах страны. Список АЭС России и союзных республик включает 17 подобных сооружений, 7 из которых остались за пределами нынешней Российской Федерации:
- Армянская, близ города Мецамора. Имеет два энергоблока общей мощностью 440 МВт. После Спитакского землетрясения 1988 года, которое АЭС выдержала без серьезных аварий благодаря заложенной при проектировании сейсмоустойчивости, было принято решение об её остановке. Однако в дальнейшем, из-за высокой потребности в электроэнергии, правительство республики решило запустить в 1995 году второй энергоблок. Несмотря на то что это произошло с учетом возросших требований по технологической и экологической безопасности, Евросоюз настаивает на его консервации.
- на северо-востоке Литвы действовала с 1983 по 2009 год и была закрыта по требованию Евросоюза.
- Запорожская, самая мощная АЭС в Европе, расположена на берегу Каховского водохранилища, в городе Энергодаре, построена в 1978 году. В её составе 6 энергоблоков ВВЭР-1000, производящих пятую часть электроэнергии Украины - около 40 млрд кВт/ч в год. Она полностью соответствует нормативам Международного агентства по атомной энергии (МАГАТЭ).
- Ровенская, близ города Кузнецовска в Ровенской области Украины. Имеет 4 энергоблока типа ВВЭР общей мощностью 2835 МВт. Получила высокую оценку МАГАТЭ по результатам проверки состояния безопасности.
- Хмельницкая, возле города Нетешина, около речки Горини на Украине. Задействованы 2 ВВЭР-1000.
- Южно-Украинская, расположена на берегу Южного Буга в Николаевской области Украины. 3 энергоблока ВВЭР-1000 обеспечивают 96 % потребностей юга Украины в электроэнергии.
- Чернобыльская, возле города Припять, стала местом крупнейшей техногенной катастрофы года. Последний из четырех энергоблоков РБМК-1000 остановлен в 2000 году.
Доля электроэнергии, выработанной на АЭС, в общем энергобалансе крупнейших АЭС, ГЭС, ТЭС в России составляет около 18%. Это значительно меньше, чем, например, у лидера в атомной энергетической отрасли - Франции, где эта цифра составляет 75%. Согласно принятой правительством энергетической стратегии, за период до 2030 года планируется довести это соотношение до 20-30 % и увеличить производство электроэнергии с помощью энергоблоков, работающих на ядерном топливе, в 4 раза.
Атомная энергетика России
Сколько АЭС в России на сегодняшний день? В нашей стране действуют 10 станций, имеющих в своём составе 35 энергоблоков различного типа (в США работает около 100 таких установок). Наибольшее распространение у нас получили водо-водяные реакторы (ВВЭР) - всего 18 штук. Из них мощностью 1000 МВт - 12, еще 6 - 440 Мвт. В работе находится также 15 кипящих канальных реакторов: 11 РБМК-1000 и 4 - ЭГП-6.
Какая АЭС является самой крупной в России
На сегодняшний момент в системе Росэнергоатома нет одного явного лидера среди атомных электростанций по мощности и вкладу в общий баланс страны. Имеется 2 комплекса, где применяется одинаковое количество (4) однотипных реакторов ВВЭР-1000. Это Балаковская и Калининская атомные электростанции. Каждая из них обладает суммарной мощностью в 4000 МВт. Такая же мощность заложена в энергоустановку Курской и Ленинградской, где применяются по 4 энергоблока типа РБМК-1000. При этом самая мощная АЭС в мире - японская Касивадзаки-Карива - имеет 7 энергоблоков общей мощностью 8212 МВт.
Концентрация энергопредприятий подобного типа в привела к тому, что они играют важнейшую роль в обеспечении электроэнергией центральных регионов страны. В центре России, и особенно на северо-западе, доля АЭС в энергобалансе доходит до 40 %.
6 других российских АЭС
Свой вклад в российскую энергетику вносит Кольская станция, крупнейшая АЭС России на северных территориях, эксплуатирующая два тысячемегаваттных энергоблока. Продолжается введение новых мощностей на Нововоронежской АЭС, где находят применение новые, усовершенствованные энергоблоки ВВЭР -1200. Белоярская АЭС в Свердловской области может считаться экспериментальной площадкой для российских атомщиков. На ней используется несколько типов энергоблоков, в том числе и реакторы на быстрых нейтронах. На Чукотке расположена Билибинская станция, снабжающая этот регион необходимым теплом.
Вопрос о том, какая АЭС является самой крупной в России, может опять стать актуальным, когда на Ростовской станции будут введены новые энергоблоки, которых пока три, и мощность их составляет 3100 МВт. Такую же мощность имеет и Смоленская, работающая на РБМК-реакторах.
Перспективы
В программе развития отрасли учтено, сколько АЭС в России необходимо построить, сколько энергоблоков нужно реконструировать и ввести в строй, чтобы улучшить энергоснабжение. Это особенно актуально для районов Севера, Сибири и Дальнего Востока. Там расположены большинство нефтегазовых добывающих предприятий, пока составляющих основу российской экономики.
Одно из самых перспективных направлений, которые имеет атомная энергетика России, - создание плавучих атомных теплоэнергостанций. Это транспортабельные энергоблоки малой мощности (до 70 МВт) на основе реакторов на быстрых нейтронах типа КЛТ-40. Такие мобильные сооружения могут обеспечивать самые труднодоступные районы электричеством, промышленным и бытовым теплом и даже пресной водой. Ввод в эксплуатацию первой ПАТЭС «Михаил Ломоносов» планируется в ближайшие годы.
Атомная энергетика - одна из самых развивающихся областей промышленности, что продиктовано постоянным ростом потребляемой электроэнергии. Очень многие страны имеют свои источники выработки энергии при помощи «мирного атом».
Карта атомных электростанции России (РФ)
Россия входит в это число. История АЭС России начинается с далекого 1948 года, когда изобретатель советской атомной бомбы И.В. Курчатов инициировал проектирование первой атомной электростанции на территории тогда еще Советского Союза. Атомные станции России берут свое начало с постройки Обнинской АЭС, которая стала не только первой в России, но первой в мире атомной станцией.
Россия уникальная страна, которая обладает технологией полного цикла атомной энергетики, что подразумевает под собой все этапы, от добычи руды до конечного получения электроэнергии. При этом благодаря своим большим территориям, Россия обладает достаточным запасом урана, как в виде земных недр, так и в виде оружейного оснащения.
На настоящий момент ядерные электростанции в России включают в себя 10 действующих объектов, которые обеспечивают мощность в 27 ГВт (ГигаВатт), что составляет примерно 18% в энергетическом балансе стране. Современное развитие технологии позволяет сделать атомные электростанции России безопасными для окружающей среды объектами, несмотря на то, что использование атомной энергии является наиболее опасным производством с точки зрения промышленной безопасности.
Карта ядерных электростанции (АЭС) России включает в себя не только действующие станции, но также строящиеся, которых насчитывается порядка 10 штук. При этом к строящимся относятся не только полноценные атомные станции, но также перспективные разработки в виде создания плавучей атомной станции, которая отличается мобильностью.
Список атомных электростанций России имеет следующий вид
Современное состояние атомной энергетики России позволяет говорить о наличии большого потенциала, который в обозримом будущем может реализоваться в создании и проектировании реакторов нового типа, позволяющих вырабатывать большие объемы энергии при меньших затратах.
В опасности может оказаться буквально вся планета. Но и отвернуться от атомной энергии мир сможет ещё не скоро. Стоимость ее производства меньше, вредные выбросы отсутствуют, доставка топлива к станции стоит копейки — все плюсы налицо. Осталось разобраться с безопасностью при проектировании и строительстве – и у «мирного атома» не останется врагов! Итак, какие же АЭС самые мощные и где они расположены?
1 АЭС Касивадзаки-Карива (Япония) — 8212 МВт
В 2010 году японская АЭС вышла на установленную мощность в 8212 МВт. Это — самая мощная атомная электростанция в мире. И даже после землетрясения в 2007 году, когда на станции возникли внештатные ситуации, после всех восстановительных работ (мощность пришлось понизить), этот энергетический гигант остался на первом месте в мире (на сегодня это 7965 МВт). После инцидента на Фукусиме станция была остановлена для проверки всех систем и после этого вновь запущена.
2 АЭС Брюс (Канада) — 6232 МВт
Крупнейшая атомная электростанция самой Канады и всего Североамериканского континента – это АЭС «Брюс». Она была построена в 1987 году на берегу живописного озера Гурон (провинция Онтарио). По площади станция огромна и занимает более чем 932 гектара земли. Её 8 ядерных реакторов дают общую мощность в 6232 МВт и выводят Канаду на второе место нашего списка. Стоит отметить, что до начала 2000-х годов второй в мире считалась украинская Запорожская АЭС. Но канадцы обошли Украину, сумев «разогнать» свои реакторы до столь высоких показателей.
3 Запорожская АЭС (Украина) — 6000 МВт
Третья в мире и первая в Европе по мощности – это Запорожская АЭС. В полную силу станция заработала в 1993 году, став самой мощной во всём бывшем СССР. Общая мощность предприятия – 6000 МВт. Расположена она на берегу Каховского водохранилища рядом с городом Энергодар Запорожской области. На АЭС работает 11,5 тыс. человек. В своё время с началом строительства этой станции весь регион получил мощный экономический толчок, благодаря чему вырос и в социальном, и в производственном плане.
4 АЭС Хануль (Южная Корея) — 5900 МВт
Эта станция расположена вблизи города Ульджин в Южной Корее и располагает мощностью в 5900 МВт. Стоит сказать, что у корейцев имеется ещё одна идентичная по мощности АЭС – Ханбит, но Хануль планируется «разогнать» до рекордных 8700 МВт. В ближайшие 5 лет корейские инженеры обещают закончить работы, и тогда, возможно в нашем списке будет новый чемпион. Увидим.
Самая мощная станция во Франции – это «Гравелин». Ее полная мощность достигает 5460 МВт. АЭС была построена на берегу Северного моря, воды которого участвуют в процессе охлаждения всех 6-ти её реакторов. Франция как ни одна страна в Европе развивает собственные технологии и разработки в ядерной сфере и имеет на своей территории самые крупные и мощные АЭС, а это более 50-ти ядерных реакторов.
6 АЭС Палюэль (Франция) — 5320 МВт
Общая мощность этой «француженки» составляет 5320 МВт. Она так же расположена на побережье, но имеет одну интересную особенность: в непосредственной близости от АЭС располагается коммуна «Палюэль» (в честь которой, собственно, и названа станция), так вот, почти все из 1200 сотрудников станции являются жителями этой самой коммуны. Поистине «советский» подход к проблеме занятости населения!
7 АЭС Охи (Япония) — 4494 МВт
И вновь Япония. Четыре ядерных реактора этой станции выдают 4494 МВт. Станция считается одной (если не самой) надёжной и не имеет в своём «послужном списке» ни одного ЧП или инцидента, связанного с безопасностью. Этот вопрос в Японии более чем актуален после событий на Фукусиме. Скажем только, что после остановки работы всех японских АЭС для проверки технического состояния после землетрясения именно станция Охи вернулась к работе первой.
8 АЭС Palo Verde (США) — 4174 МВт
Самая мощная АЭС США располагается в нашем списке лишь на восьмой позиции. Три реактора этой станции выдают мощность в 4174 МВт. На сегодня не самый высокий показатель, но эта АЭС по-своему уникальна. Дело в том, что «Уинтерсберг» — единственная атомная электростанция в мире, которая не расположена на берегу большого водоёма. Техническая «изюминка» этой АЭС такова, что для охлаждения реакторов используются сточные воды ближайших населённых пунктов (города Пало-Верде, к примеру). Стоит только удивляться решимости американских инженеров, которые вразрез с традициями безопасности решили пойти на столь смелый шаг при проектировании данной АЭС.
9 Балаковская АЭС (Россия) — 4000 МВТ
Самая мощная АЭС в России была введена в эксплуатацию в 1985 году. На сегодня её полная мощность составляет 4000 МВТ. Расположена АЭС на берегу Саратовского водохранилища и обеспечивает пятую часть выработки энергии всеми АЭС в России. Коллектив станции составляет 3770 человек. Балаковская АЭС является «первопроходцем» всех исследований ядерного топлива в России. В целом можно сказать, что все новейшие разработки внедрялись в эксплуатацию именно на этой АЭС. И лишь пройдя практические испытания здесь, после получали разрешение на использование на других АЭС России и других стран.
10 АЭС Хамаока (Япония) — 3617 МВт
Последняя в нашем списке станция расположена на острове Хонсю в Японии. Мощность данной АЭС составляет 3617 МВт. На сегодняшний день в эксплуатации 3 реактора из 5. Оставшиеся 2 остановлены в связи с техническими работами по повышению безопасности и защиты от природных катаклизмов. И вновь после Фукусимы японцы демонстрируют высокий профессионализм и организованность, по отношению не только к себе, но и ко всему миру.
Катастрофа на Японской АЭС «Фукусима-1» заставит многие страны пересмотреть свою энергетическую стратегию, а может даже отказаться от атомной энергии. Сегодня в мире энергию атома урана и плутония используют 30 стран. Для некоторых из них, как для Франции и Финляндии – это приоритетный источник энергии. Ниже подборка инфографиков, схем и карт, посвященных катастрофе на АЭС «Фукусима», а также рассказывающих об АЭС в мире.
Инфографика: Устройство атомной электростанции. Источник: «РИА Новости».
Схематическое изображение работы реактора на АЭС, расположенной вблизи океана. Одна из таких АЭС – японская атомная электростанция «Фукусима-1», где произошла катастрофа.
Сколько необходимо энергоресурсов для того, чтобы 100 ватная лампочка горела в течение года?
В течение года она потратит: 0,1 кВт*8760 часов в году = 876 киловатт-час (кВт/ч).
Для этого необходимо (на выбор):
714 фунта или 323 килограмма угля
0,035 фунта или 15,8 грамма урана
2 часа и 20 минут для 1 МВт турбины ветряной электростанции, задействованной на 25%.
8 дней и 18 часов для солнечных батарей площадью в 100 кв. метров.
2 часа и 35 минут для 339 кВт турбины, гидроэлектростанции, действующей с эффективностью в 80% и при условии, что ежесекундно падает 500 кубических футов или 14 кубических метров воды с высоты в 10 футов или в 3 метра.
Инфографика: Катастрофа на АЭС «Фукусима-1». Источник: «Итар-Тасс» по материалам Reuters.
Инфографика: Катастрофа на АЭС «Фукусима-1» и карта эвакуации населения, проживающего вблизи АЭС. Источник: Reuters.
Инфографика: Уровни опасной радиации. Уровни радиоактивного излучения, с которым мы сталкиваемся каждый день и уровень, который может стать для нас опасным. По данным газеты National Post.
Карта: Атомные электростанции мира на 2009 год. Составитель: Д. В. Заяц, канд. географических наук.
Карта размещения атомных реакторов в мире. Всего в мире 442 действующих реактора. Установка еще 287 запланирована на ближайшие годы. Источник: International Energy Agency
Карта атомных электростанций Франции и мощность АЭС. Составитель: Д. В. Заяц, канд. географических наук.
Карта расположения атомных электростанций Франции. Треугольником отмечены заводы по переработке отходов. Зеленым квадратиком – центры складирования отходов. Данные на 2009 год.
Карта расположения АЭС Германии, совмещенная с картой сейсмичности.
Недавние события в Японии очередной раз напугали человечество, и заставили задуматься о правильности использования мирного атома. Германия уже отказалась от программы мирного атома, а многие государства начали разработку новой программы добычи чистой энергии.
Первая атомная электростанция была построена в 1960 году, и уже через десять лет их было 116. На сегодняшний день в мире существует более 450 действующих ядерных реакторов, которые производят 350 гигаватт электроэнергии.
Большая часть из реакторов находится в США – 104. К сравнению, во Франции – 59, а в России их всего 29. Львиная доля вырабатываемой энергии России и Франции обеспечивает всю Европу.
Если составить список мировых лидеров производства энергии, то он будет выглядеть так:
1.
США – 104 реактора.
2.
Франция – 59 реакторов.
3.
Япония – 53 реактора.
4.
Великобритания – 35 ректоров.
5.
Россия – 29 реакторов.
6.
Германия – 19 реакторов.
7.
Южная Корея – 16 реакторов.
8.
Канада – 14 реакторов.
9.
Украина – 13 реакторов.
10.
Швеция – 11 реакторов.
Во всех остальных странах менее 10 реакторов.
Вот наглядный пример распределения реакторов в Европе:
Самыми большими и мощными реакторами на нашей планете являются:
На первом месте – уже известные на весь мир вследствие недавних событий Фукусима I и Фукусима II в Японии. Обе электростанции связаны между собой и по сути являются одной энергетической точкой. Полная выходная мощь Фукусим составляет 8814 мегаватт. На сегодняшний день обе эти электростанции являются энергетической дырой для бюджета Японии. Семь реакторов этих электростанций либо частично разрушены, либо находятся в расплавлении. Причиной разрушений АЭС послужили землетрясение и цунами, обрушившиеся на Японию.
Второе место занимает также японская АЭС Касивадзаки-Карива, находящаяся возле Японского моря в префектуре Ниигата. Выходная мощность всех семи реакторов составляет 8212 мегаватт.
На третьем месте находится Запорожская АЭС в Украине. Полная выходная мощность 2 реакторов составляет – 6000 мегаватт. Кстати, Запорожская АЭС является одной из самых крупных атомных электростанций в Европе и самой крупной в Украине. Она также является и нынедействующим рекордсменом-долгожителем. Запорожская АЭС была построена в 1977 году.
Четвертое место занимает АЭС Йонван в Южной Корее с полной выходной мощностью в 5875 мегаватт. Электростанция была построена в 1986 году.
На пятом месте АЭС Гравелине, которая находится во Франции. Выходная мощность ее шести реакторов составляет 5460 мегаватт. Гравелине является самой крупной АЭС во Франции.
Шестое место занимает также французская АЭС Палюэль. Реактор этой АЭС является самым крупным в мире. Выходная мощность реактора Палюэль – 5320 мегаватт.
На седьмом месте АЭС Каттном, которая находится в той же Франции. Каждый реактор этой АЭС вырабатывает 1300 мегаватт электроэнергии.
Восьмое место за АЭС Брюс, которая находится в Канаде. Полная выходная мощность ее восьми реакторов – 4693 мегаватт.
На девятом месте АЭС Охи. Эта атомная электростанция находится в Японии, в префектуре Фукуи. Всего у АЭС Охи четыре реактора, два из которых производят 1180 мегаватт, другие два на пять мегаватт меньше каждый. Полная выходная мощность АЭС – 4494 мегаватт.
После недавних событий Всемирная ассоциация операторов атомных электростанций (World Association of Nuclear Operators) на внеочередном съезде постановила усилить безопасность на всех существующих АЭС мира, возложив всю ответственность за выполнение этого задания на страны, имеющие на своей территории атомные электростанции. Германия в свою очередь уже отказалась от программы мирного атома, и начала разработку более безопасного вида добычи электроэнергии.
Многие сейчас ищут, что будет , некоторые говорят - метеорит, другие - глобальное потепление, а треть связывают конец света с нашим мирным атомом.