100 вопросов и ответов об атомной энергентике и ядерном топливе

w ç w çHDCCç xç758DC5 ç@5B:CCD8DçI8AU

wç@8çSC:F8:H>M:G@D8D

IF5C5ç D6D85O:C>: | çHDCCç xçL>GH:FCQ çC:JH> z½çEDçIF5CIç xy{

9AUçF:5@HDF5 XXtg w

Энергоёмкость ядерного топлива

15	Каковасравнительная
	стоимость электричества,вы-
	рабатываемогоспомощьюАЭС?

В целом расчетная себестоимость производства электричества на атомных станциях (без учета начальных инвестиций) ниже, чем на теплоэлектростанциях (уголь, газ, мазут, см. диаграмму) и гораздо ниже, чем при использовании альтернативных источников энергии (ветер, приливы и т.д.). К 2010 году, в связи со значительным ростом стоимости газа и нефти, реальная стоимость атомной энергии может оказаться примерно вдвое меньше. Стоит также отметить, что у АЭС, в сравнении с ТЭС, в цене киловатт-часа весьма мала топливная составляющая (18-25% против 45% у угольных ТЭС и 65% – у газовых). Но при этом стоимость сооружения АЭС выше и

	Руб./Мвт.ч						ТЭС			АЭС
	700	457,39	457,39	457,39		457,39		457,39	457,39	457,39	457,39	457,39	457,39	457,39	457,39	457,39	457,39
	600
	500
	400
	300
	200
	100
	0	1999		2000				2001		2002		2003		2004		2005

Тарифы на электроэнергию, произведенную на ТЭС и АЭС России в

1999-2005 гг., руб/(МВт.ч)

строятся они дольше, чем ТЭС равной мощности, поэтому срок окупаемости начальных инвестиций для АЭС велик.

Сравнение объемов потребляемого топлива и отходов тоже свидетельствует в пользу АЭС. Если все ТЭС мира на угле потребляют в год 2,6 млн тонн топлива (140 вагонов в день), то атомные станции – всего 27 тонн природного урана. Отходы ТЭС за год составляют 7 млн. тонн СО2 плюс 26 тонн SO2 и существенные объемы других вредных соединений. Отходы АЭС на порядок ниже – около 800 тонн различной степени активности, из них более половины (460 тонн) являются низкоактивными.

20

21

16	ГдепоявиласьперваяАЭС?

Первая атомная электростанция в мире была введена в

эксплуатацию в 1954 году в СССР, в г. Обнинск Калужской обл. Она была оснащена уран-графитовым реактором типа АМ («Атом мирный») мощностью всего 5 МВт. Станция безаварийно проработала почти 50 лет. В настоящее время на ее базе планируется создать музей ядерной энергетики.

17	Сколькоатомныхстанций
	работаютв мире?

В настоящее время в 31 стране мира работает 435 ядерных энергоблоков (считая остановленные на плановый ремонт) общей мощностью около 370 ГВт. Больше всего действующих ядерных энергоблоков в США (104), далее идут Франция (59) и Япония (54). В соответствии с данными МАГАТЭ состояние атомной энергетики в мире на начало 2006 г.

представляло следующую картину:

Страна	Находится в эксплуатации				Сооружается
	Число блоков	Мощность, МВт	Число	Мощность, МВт	Доля ядерной энергетики, %	Выработка э/э,
		(нетто)	блоков	(нетто)		млрд. кВт-ч
Аргентина	2	935	1	692	6,9	6,4
Армения	1	376	–	–	42,7	2,5
Бельгия	7	5824	–	–	55,6	45,3
Болгария	4	2722	2	1906	44,1	17,3
Бразилия	2	1901	–	–	2,4	9,9
Венгрия	4	1755	–	–	37,2	13,0
Великобритания	23	11852	–	–	19,9	75,2
Германия	17	20339	–	–	31,0	154,6
Индия	15	3040	8	3602	2,8	15,7
Иран	–	–	1	915	–	–
Испания	9	7588	–	–	19,6	54,7
Канада	18	12599	–	–	14,6	86,8
КНР	9	6572	3	3000	2,0	50,3
Республика Корея	20	16810	–	–	44,7	139,3

22

23

Литва	1	1185		–	–		69,6	10,3
Мексика	2	1310		–	–		5,0	10,8
Нидерланды	1	449		–	–		3,9	3,8
Пакистан	2	425		1	300		2,8	2,4
Россия	31	21743		4	3775		15,8	137,3
Румыния	1	655		1	655		8,6	5,1
Словакия	6	2442		–	–		56,1	16,3
Словения	1	656		–	–		42,4	5,6
США	103	98145		–	–		19,3	780,5
Тайвань	6	4904		2	2600		20,3	38,4
Украина	15	13107		2	1900		48,5	83,3
Финляндия	4	2676		1	1600		32,9	22,3
Франция	59	63363		–	–		78,5	430,9
Чехия	6	3368		–	–		30,5	23,3
Швейцария	5	3220		–	–		32,1	22,1
Швеция	10	8910		–	–		44,9	69,5
Ю. Африка	2	1800		–	–		5,5	12,2
Япония	55	47593		1	866		29,3	280,7
Всего	441	368264		27	21811			2625,9
В частности, в России сейчас работают 10 АЭС, на которых					На сегодняшний день на украинских АЭС работает 15 энер-
установлен 31 энергоблок (рис. 3). Их суммарная элект-					гоблоков с установленной мощностью – 13835 МВт, из них
рическая мощность (около 23200 МВт) делится примерно					13 – ВВЭР-1000, 2 – ВВЭР-440 (нового поколения). Атомная
поровну между двумя группами реакторов: водо-водяны-					энергетика заслуженно занимает одно из ведущих мест в
ми (ВВЭР-440, ВВЭР-1000) и кипящими канальными водо-					экономике Украины. Отрасль обеспечивает работой около
графитовыми (РБМК-1000, ЭГП-6). На Белоярской АЭС					50 тыс. специалистов.
работает единственный в мире энергетический реактор на
быстрых нейтронах БН-600 (рис. 4).

24

25

Ленинградская

Кольская

Билибинская

Калининская

Смоленская

Курская

Ровенская

Хмельницкая

Южно-Украинская

Запорожская

Нововоронежская

Волгодонская

Балаковская

	РБМК-1000		ВВЭР-440		ЭГП-6
	ВВЭР-1000		БР-600

Карта-схема расположения АЭС на территории России с указанием типов и количества энергоблоков

26

27

18	Какаячастьэлектроэнергии
	вырабатывается наАЭС
	(вмире,вУкраине,в России)?

В мире, по данным МАГАТЭ на 2006 год – примерно 16%. Этот показатель близок к современному российскому (16%), хотя для европейской части России доля атомного электричества существенно выше – около 30%. Соответствующий показатель для США несколько выше (19,3%), хотя есть и страны, где он как значительно выше (например, Франция с 78,5%), так и значительно ниже (например, Китай с 2% и Индия с 2,8%). Свыше 25% в энергобалансах 17 стран мира приходится на атомную энергию, в частности во Франции ядерная энергетика составляет более 80% энергобаланса страны, в Литве - более 75%, в Словакии - более 50%, в Финляндии - более 70%, в Японии — более 35%.

За 2006 год АЭС Украины выработали – 90,23 млрд. кВтч электроэнергии, что составило 46,9% от общей выработки электроэнергии в Украине. Причем доля производства электроэнергии на АЭС ежегодно увеличивается: так в 1996 году она составляла 43,8 %, в 2000 году – 45,3 %, в 2006

году – 46,9 %. Украина занимает восьмое место в мире и пятое в Европе по показателю установленной мощности АЭС.

19Каковы перспективы развития атомнойэнергетикивмире,в России ивУкраине?

С учетом истощения запасов нефти и газа и негативных экологических последствий масштабного сжигания угля

kF5CL>U

}~

b>H75

}x

hAD75@>U

{|

j@F5>C5

{w

o7:L>U

{ {

WDA85F>U

zw |

VFB:C>U

y~ ~

X:C8F>U

y~ {

u<C5UçaDF:U

y~

n:K>U

yw ~

Y:FB5C>U

y

vEDC>U

x ~

X:A>@D6F>H5C>U

x z

hoV

w y

gDGG>U

w{ |

a5C595

w{ w

_C9>U

x ~

a>H5?

x x

èEDHF:6>H:A>èHDEA>75èeVeè iXtb

Доля атомной энергии в общем энергобалансе стран в 2006 г. (%)

потребности человечества в электричестве могут быть удовлетворены преимущественно за счет атомной энергии. В настоящее время в 13 странах мира уже строится 30 энергоблоков. По оценкам специалистов Международного агентства по атомной энергетике (МАГАТЭ), к 2020 году в мире появится по меньшей мере 60 новых ядерных энергоблоков. Таким образом, их общее количество вырастет как минимум до 500, а суммарная мощность – до 430 ГВт. В особенности высокие темпы развития атомной энергетики ожидаются в Китае (примерно в шесть раз к 2020 г.) и Индии (в 10 раз). Планируется рост ядерной генерации и в промышленно-развитых странах

– например, в США к 2020 г. ее доля должна возрасти с 20% до

25%, во Франции – с 78% до 82%.

Масштабные планы по развитию ядерной энергетики в России конкретизированы в Федеральной целевой программе (ФЦП) «Развитие атомного энергопромышленного комплекса России на 2007-2010 годы

28

29

и на перспективу до 2015 года», утвержденной распоряжением Правительства РФ от 6 октября 2006 года. В ней поставлена задача ускоренного ввода в

эксплуатацию новых энергоблоков, которые предлагается сделать серийными (типовыми), что позволит сократить расходы на их проектирование и сооружение. В частности, с 2007 года должно закладываться строительство двух гигаваттных энергоблоков АЭС. К окончанию срока реализации ФЦП на российских АЭС должны быть введены в эксплуатацию 10 новых энергоблоков общей мощностью свыше 11 ГВт, и еще десять энергоблоков будут находиться на различных стадиях строительства. Общая установленная мощность АЭС к 2015 году должна составить более 33 ГВт, что составит 18,6% от общего объема производства электроэнергии. К 2030 году в России должно быть построено не менее 40 энергоблоков, что позволит повысить долю атомной генерации с 16% до 25% (с учетом выбывающих мощностей).

В Украине разработана Энергетическая стратегия до 2030 года, одобренная Кабинетом министров страны. Первый этап ее реализации предусматривает продление срока эксплуатации АЭС по меньшей мере на 12–15 лет. Кроме того, с 2014 года запланировано строительство новых блоков и рост установленной мощности АЭС с 13835 до 29500 МВт, что позволит увеличить выработку электроэнергии атомными станциями до 219 млрд кВтч. Ответ на вопрос, сколько новых реакторов необходимо построить, будет зависеть от того, сколько из действующих блоков АЭС (учитывая продление ресурса на 15 лет) смогут проработать еще почти двадцать пять лет. Предварительные расчеты показывают, что в эксплуатации будут находиться 9 энергоблоков: семь с продленным сроком эксплуатации и два новых, пуск которых состоялся в 2004 г. До 2030 г. необходимо ввести 20000 – 21000 МВт замещающих и дополнительных мощностей на АЭС.

z
y{	g5=7>75TO>:GUçGHF5CQ
y	vEDC>Uç©çaDF:U
x{	gDGG>Uç©çhdY
x
	[7FDE5
w{
w
{	hoV

w | w |{ w } w }{ w ~ w ~{ w w { x

Динамика роста установленных мощностей ядерной энергетики

20	Каковы новыеэнергоблоки
	АЭС вРоссиииУкраинебудут
	построенывпервуюочередь?

Согласно Федеральной целевой программе (ФЦП) «Развитие атомного энергопромышленного комплекса России на 2007-2010 годы и на перспективу до 2015 года» в России первыми будут достроены энергоблок №2 Волгодонской АЭС (2009 г.), энергоблока №4 Калининской АЭС (2011), энергоблока №4 Белоярской АЭС (2012), энергоблоков №1- 2 Нововоронежской АЭС-2 (2012-2013 гг.) и энергоблоков №1-2 Ленинградской АЭС-2 (2013-2014 гг.).

В Украине утверждены подготовительные мероприятия по сооружению двух новых энергобло¬ков на Хмельницкой АЭС. Кабинет Министров Украины распоряжением № 281-р от 21.07.05 обязал Минтопэнерго совместно с НАЭК «Энергоатом» провести

30

31

обследование объектов, сооружений и оборудования энергоблоков №3 и №4 ХАЭС и по его результатам подать предложения о возможности использования площадки станции для строительства новых реакторов. В частности, определить критерии выбора проекта блоков по типу реакторной установки, с учётом этого организовать конкурсный отбор. Строительные конструкции обоих энергоблоков ХАЭС осмотрела комиссия Государственного комитета ядерного регулирования, которая пришла к предварительному выводу: их удовлетворительное состояние позволяет проводить работы по достройке.

21	Ктопринимаетрешениео
	строительствеАЭС?

В России решение о строительстве новых блоков утверждает Правительство РФ. В частности, в Федеральной целевой программе (ФЦП) «Развитие атомного энергопромышленного комплекса России на 2007-2010 годы и на перспективу до 2015 года», которая была утверждена распоряжением Правительства Российской Федерации от 6 октября 2006 года, спланированы достройка ряда энергоблоков, перечисленных в в. 20.

Решение о строительстве новых ядерных объектов согласно Статьи 2 закона Украины от 08.09.2006 № 2861-IV «О порядке принятия решения о размещении, проектировании, строительстве новых

ядерных объектов, предназначенных для обращения с радиоактивными отходами, какие имеют общегосударственное значение» принимает Верховный Совет Украины. Согласно Статьи 1 этого закона атомная электрическая станция и хранилище отработанного

ядерного топлива являются объектами общегосударственного значения.

22	Как выбираютсяплощадки
	для строительствановых АЭС?

Выбор площадки для размещения атомной станции - это сложная социально-экономическая и инженерно-техническая задача. При ее решении рассматривается совокупность экономических, физико-географических, геологических, метеорологических требований при главенствующей роли социально-экономических условий и требований по соблюдению мер безопасности. В частности, рассчитывается вероятность возникновения возможных аварийных ситуаций, связанных с природными катаклизмами – землетрясениями, наводнениями, ураганами и т.д.

В настоящее время при планировании строительства новых энергоблоков в России и в Украине используются площадки уже существующих АЭС или выбранные для строительства АЭС во времена СССР.

23	Наосновекакихзаконовэкс-
	плуатируютсяатомные элект-
	ростанцииУкраиныи России?

Понятие «ядерное право» применяется в отношение совокупности документов, определяющих права и обязанности организаций-участников использования атомной энергии, меру ответственности и порядок установления компенсации при причинении ущерба отдельному человеку, предприятию или окружающей среде.

В частности, в Российской Федерации основополагающим в этой сфере является Федеральный закон от

32

33

21.11.1995 N 170-ФЗ (ред. от 05.02.2007) «Об использовании атомной энергии» (принят ГД ФС РФ 20.10.1995). В дополнение к нему недавно был также принят Федеральный закон от 05.02.2007 №13-ФЗ «Об особенностях управления и распоряжения имуществом и акциями организаций, осуществляющих деятельность в области использования атомной энергии, и о внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации».

В Украине базовым законом является Закон Украины «Об использовании ядерной энергии и радиационной безопасности», который является фундаментом атомного права, и вступил в действие в феврале 1995 г. Кроме него важнейшими являются следующие законы Украины: «О защите человека от воздействия ионизирующего излучения»; «Об охране окружающей природной среды»; «Об обращении с радиоактивными отходами». В этих законах отражены принципиальные вопросы: обеспечения безопасности ядерных установок; защиты человека и окружающей среды от ионизирующих излучений; безопасного захоронения радиоактивных отходов; способов нормативного регулирования радиационного воздействия атомных станций на людей, окружающую среду.

24	Почемуименноуран играет
	исключительнуюроль
	вядернойэнергетике?

Уран – единственный элемент таблицы Менделеева, один из встречающихся в природе изотопов которого – уран-235 – хорошо делится медленными нейтронами. Такими свойствами обладают и некоторые другие ядерные материалы (уран233, плутоний-239), однако их в природе нет, они могут быть получены лишь искусственно. Поэтому эти ядерные материалы принято называть вторичными – в отличие от первичного

урана-235, который в ядерной энергетике ничем не заменить (впрочем, возможно также использовать торий).

25	СколькоурананаЗемле?Ка-
	киеурановыерудысчитаются
	богатыми,какие— бедными?

Средняя концентрация урана в земной коре больше, чем, например, серебра (почти в 30 раз) или золота (примерно в 1000 раз). Его всегда много, например, в гранитах – около 25 г/т. Однако уран принадлежит к числу рассеянных

элементов — лишь малая его часть сконцентрирована в месторождениях с богатыми рудами (к этой категории относятся руды с содержанием урана свыше 0,3%). А современным пределом экономической рентабельности целевой добычи урана считается величина от 0,001% до 0,5%, однако есть основания считать, что в связи со значительным ростом цен на уран она будет пересмотрена.

26	Чтотакое
	ядерно-топливныйцикл
	икаковыего основныетипы?

Ядерно-топливным циклом (ЯТЦ) называется совокупность процессов и операций, охватывающих всю технологическую цепочку обращения ядерного топлива – от добычи руды до утилизации ОЯТ. Подход к последней операции определяет тип ЯТЦ. Если дальнейшее использование ОЯТ после его удаления из реактора не предусматривается, то оно рассматривается как радиоактивные отходы и отправляется на долгосрочное хранение, а в перспективе – на окончательное («вечное») захоронение. Такой цикл называется «открытым», или «разомкнутым» (рис. 7). Но ОЯТ можно переработать, что-

34

35

бы вновь использовать невыгоревший уран и образовавшийся при облучении топлива в реакторе плутоний. Такой вариант ЯТЦ называется «замкнутым» (по урану, см. рис. 8). Если же в оборот топлива включается и полученный из ОЯТ плутоний, то речь идет о ЯТЦ, замкнутом по урану и плутонию.

В настоящее время в большинстве стран темпы наработки ОЯТ как по техническим, так и по экономическим причинам превосходят мощности его радиохимической переработки. И поэтому большая часть ОЯТ после выгрузки из реактора и выдержки в пристанционном хранилище направляется на длительное (десятки лет) хранение. Такой подход к организации ЯТЦ называется «отложенным».

Где расположены урановые месторождениявмире, 27 вРоссиии вУкраине,сколько уранананих добывается и каковыперспективы?

Суммарные мировые запасы урана оцениваются величинами от 5 до 11 млн. тонн. Первые места в списке наиболее богатых ураном государств занимают Австралия, Казахстан и ЮАР. За ними следуют Намибия, Канада, Нигерия, Узбекистан и США.

Российские разведанные запасы урана оцениваются в 615 тыс. тонн. Наиболее масштабная промышленная добыча урана ведется в настоящее время на Приаргунском производственном горно-химическом объединении (г. Краснокаменск Читинской обл.), входящем в состав Корпорации «ТВЭЛ». Оно базируется на месторождениях Стрельцовского рудного поля, где работают три рудника (разведанные запасы

– 170 тыс. тонн). Годовое производство урана здесь находится на уровне 3 тыс. тонн в год. Ведется опыт-

	eHF56DH5CCD:çU9:FCD:ç
	HDEA>7D
iDEA>7D		iDEA>7D	eHF56DH5CCD:çU9:FCD:ç
			HDEA>7D
	lF5C>A>O:ç
_=8DHD7A:C>:çHDEA>75	F:5@HDF5	_=8DHD7A:C>:çHDEA>75	f:F:F56DH@5
d>=@DD6D85O;CCQ?ç/ |		e6D85O;CCQ?ç/ |
		XD=7F5O:C>:ç/
e6D85O:C>:ç/ |		e6D85O:C>:ç/ |
	eHF56DH5CCD:		XQGD@D5@H>7CQ:
	HDEA>7D
			DHKD9Q
aDC7:FG>U		aDC7:FG>U
/y)~		/y)~
	ZDA8DGFDMCD:çKF5C:C>:		lF5C:C>:çEAIHDC>Uç>ç
ZD6QM5çIF5CD7D?çFI9Q	7çE:FGE:@H>7:ç ç	ZD6QM5çIF5CD7D?çFI9Q	=5KDFDC:C>:çgVe
	=5KDFDC:C>:çevi		EFD9I@HD7ç9:A:C>U

Разомкнутыйядерно-топливныйцикл Замкнутыйядерно-топливныйцикл

но-промышленная эксплуатация горнодобывающего предприятия «Хиагда» (с. Романовка, Баунтовский район Бурятии). Запасы этого рудного поля оцениваются в 150 тыс. тонн. Завершаются также работы по пуску в промышленную эксплуатацию первой очереди горнодобывающего предприятия «Далур» на Далматовском месторождении в Курганской области (разведанные запасы – 30 тыс. тонн).

Украина входит в клуб стран, располагающих крупными месторождениями урана. По его суммарным запасам она в первой десятке стран мира, при этом подавляющая часть их разведана до высоких категорий изученности, что определяет их высокую подготовленность к промышленному освоению. Добыча урановых руд осуществляется Восточным горно-обо- гатительным комбинатом.

Украина имеет все возможности полностью обеспечить собственные потребности в природном уране. Для этого необходимо в дополнение к действующим шахтам ввести в эксплуатацию рудник на Новокон-

36

37

стантиновском урановом месторождении и рудник на одном из близко расположенных месторождений – Лесном или Докучаевском. При необходимости можно достаточно быстро ввести в эксплуатацию законсервированное Северинское месторождение. В этом случае Украина сможет не только полностью покрыть собственные потребности, но и экспортировать урановый концентрат.

28	Ведетсялипоискновых
	месторожденийурана
	в Россииина Украине?

После распада СССР в России осталось лишь около четверти разведанных запасов урана стран СНГ. Поэтому поиск новых урановых месторождений в России входит в число главных приоритетов атомной отрасли. В этой работе активно участвует и Корпорация «ТВЭЛ», и другие организации. К настоящему времени как наиболее многообещающие для промышленного освоения представляются Эльконский (готовится к опытно-промышленной эксплуатации)

иВитимский рудные районы (Республика Саха-Якутия). Определенными перспективами обладают также Онежский

иЗападно-Сибирский (северо-восточнее г. Новосибирска) районы, а также Зейско-Бурейская, Хапкойская (юг Приморского края), Охотская, Юндомо-Майская (север Магаданской обл.) и Чукотская рудные площади.

Что касается Украины, то на сегодняшний день

эта страна имеет надежную сырьевую базу в виде детально разведанных 12 урановых месторождений с суммарными запасами, которые в состоянии обеспечить потребности АЭС Украины на 100 лет. Крупнейшие из них, которые могут быть отработаны только подземным способом, расположены в Кировоградском рудном районе. Эти месторожде-

ния локализованы в двух рудных узлах – собственно Кировоградском и Новоконстантиновском. Следует отметить, что руды Новоконстантиновского рудного узла, который включает 6 месторождений, на 30 % богаче запасов Кировоградского узла.

Какдобывают уран? 29 Насколькоэтобезопаснодля населенияприлегающейк месторождениютерритории?

Из трех используемых методов добычи урана два являются традиционными для горнодобывающей промышленности. Это — подземный (шахтный) и открытый (карьерный). Третий

— метод скважинного подземного выщелачивания — используется относительно недавно, с 60-х годов XX века.

Выбор метода определяется, исходя из конкретных особенностей разрабатываемого месторождения. Открытый метод может применяться лишь для небольших глубин залегания руды (до 500 м).

Шахтный метод может быть использован при наличии выраженных рудных жил в крепких горных породах. Этим методом добывается уран на месторождениях Стрельцовского рудного поля, разрабатываемых ОАО «ППГХО» (Читинская область, Россия).

Метод подземного выщелачивания основан на заполнении рудных пород растворяющими уран химическими реагентами и откачке урансодержащих растворов на поверхность (см. рис. 10). Он может быть использован при минерализации урана в пористых породах, расположенных между водонепроницаемыми слоями. Преимущества этого метода – отсутствие наземных хранилищ рудных отвалов и выделений радона при

38

39