Мировые прогнозы развития атомной энергетики

Мировые прогнозы развития атомной энергетики
Выравнивание удельных энергопотреблений в развитых и развивающихся странах потребует увеличения спроса на энергоресурсы к 2050 г. в три раза.
Существенную долю прироста мировых потребностей в топливе и энергии может взять на себя атомная энергетика, отвечающая требованиям крупномасштабной энергетики по безопасности и экономике.
WETO - «World Energy Technology Outlook - 2050», Еuropean Commission, 2006
«The Future of Nuclear Energy», Massachusetts Institute of Technology, 2003

Состояние и ближайшие перспективы развития
атомной энергетики мира
в 12 странах строятся 30 ядерных энергоблоков общей мощностью 23,4 ГВт(э).
около 40 стран официально заявили о намерениях создать ядерный сектор в своей национальной энергетике.
К концу 2007 года в 30-ти странах мира (в которых живут две трети населения планеты) действовали 439 ядерных энергетических реакторов общей установленной мощностью 372,2 ГВт(эл). Ядерная доля в электрической генерации в мире составила 17%.

Двухэтапное развитие атомной энергетики
Энергетика на тепловых реакторах и накопление в них плутония для запуска и параллельного освоения быстрых реакторов.
Развитие на основе быстрых реакторов крупномасштабной АЭ, постепенно замещающей традиционную энергетику на ископаемом органическом топливе.
Стратегической целью развития АЭ являлось овладение на основе быстрых реакторов неисчерпаемыми ресурсами дешевого топлива – урана и, возможно, тория.
Тактической задачей развития АЭ было использование тепловых реакторов на U-235 (освоенных для производства оружейных материалов, плутония и трития, и для атомных подводных лодок) с целью производства энергии и радиоизотопов для народного хозяйства и накопления энергетического плутония для быстрых реакторов.

Атомная отрасль России
В настоящее время отрасль включает в себя:
Ядерно-оружейный комплекс (ЯОК).
Комплекс по обеспечению ядерной и радиационной безопасности (ЯРБ).
Ядерный энергетический комплекс (ЯЭК):
ядерно-топливный цикл;
атомная энергетика.
Научно-технический комплекс (НТК).
Госкорпорация «РОСАТОМ» призвана обеспечить единство системы управления в целях синхронизации программ развития отрасли с системой внешних и внутренних приоритетов России.
Основная задача ОАО «Атомэнергопром» - формирование глобальной компании, успешно конкурирующей на ключевых рынках.

В 2008 году работают 10 АЭС (31 энергоблок) мощностью – 23,2 ГВт.
В 2007 году АЭС произвели 158,3 млрд.кВт.ч электроэнергии.
Доля АЭС: в общем производстве электроэнергии – 15,9% (в европейской части – 29,9%); в общей установленной мощности - 11,0%.
АЭС России в 2008 году

ЯЭК: Ядерно-топливный цикл

Недостатки современной ядерной энергетики
Открытый ЯТЦ тепловых реакторов - ограниченный топливный ресурс и проблема обращения с ОЯТ.
Большие капитальные затраты на сооружение АЭС.
Ориентация на энергоблоки большой единичной мощности с привязкой к электросетевым узлам и крупным электропотребителям.
Низкая способность АЭС к маневру мощностью.
В настоящее время в мире нет определенной стратегии обращения с ОЯТ тепловых реакторов (к 2010 г. Будет накоплено более 300 000 тонн ОЯТ, с ежегодным приростом 11 000-12 000 тонн ОЯТ).
В России накоплено ~14 000 тонн ОЯТ суммарной радиоактивностью ~4,6 млрд. Ки с ежегождным приростом 850 тонн ОЯТ.
Необходим переход на сухой способ хранения ОЯТ.
Переработку основной массы облученного ядерного топлива целесообразно отложить до начала серийного строительства быстрых реакторов нового поколения.

Проблемы обращения с РАО и ОЯТ
Тепловой реактор мощностью 1 ГВт производит в год ~800 тонн низко- и среднеактивных РАО и 30 тонн высокоактивного ОЯТ.
Высокоактивные отходы, занимая по объему менее 1%, по суммарной активности занимают 99%.
Ни одна из стран не перешла к использованию технологий, позволяющих решить проблему обращения с облученным ЯТ и радиоактивными отходами.
Тепловой реактор электрической мощностью 1 ГВт производит ежегодно ~200 кг плутония. Скорость накопления плутония в мире составляет ~70 т/год.
Основным международным документом, регулирующим использование плутония, является Договор о нераспространении ядерного оружия (ДНЯО). Для усиления режима нераспространения необходима его технологическая поддержка.

Направления стратегии в области атомного машиностроения
Достройка производства критических элементов технологии ЯСПП на российских предприятиях, полностью или частично входящих в структуру Госкорпорации “РОСАТОМ”.
Создание альтернативных нынешним монополистам поставщиков основного оборудования. По каждому типу оборудования предполагается сформировать не менее двух возможных производителей.
Необходимо формирование тактических и стратегических альянсов Госкорпорации «РОСАТОМ» с основными участниками рынка.

Требования к крупномасштабным энерготехнологиям
Крупномасштабная энерготехнология не должна зависеть от естественной неопределенности, связанной с добычей ископаемого топливного сырья.
Процесс «сжигания» топлива должен быть безопасным.
Локализуемые отходы должны быть физически и химически не более активны, чем исходное топливное сырье.
При умеренном росте установленной мощности АЭ ядерная энергетика будет развиваться в основном на тепловых реакторах с незначительной долей быстрых реакторов.
В случае интенсивного развития ядерной энергетики решающую роль в ней станут играть быстрые реакторы.

Ядерная энергетика и риск распространения
ядерного оружия
Элементы ядерной энергетики, определяющие риск распространения ядерного оружия:
Новая ядерная технология не должна приводить к открытию новых каналов получения оружейных материалов и использованию ее для подобных целей.
Развитие ядерной энергетики на быстрых реакторах с соответствующим образом построенным топливным циклом создает условия для постепенного снижения риска распространения ядерного оружия.
Разделение изотопов урана (обогащение).
Выделение плутония и/или U-233 из облученного топлива.
Долговременное хранение облученного топлива.
Хранение выделенного плутония.

Развитие атомной энергетики России до 2020 года
Вывод: 3,7 ГВт
Калинин 4
достройка
НВАЭС-2 1
Ростов 2
достройка
НВАЭС-2 2
Ростов 3
Ростов 4
ЛАЭС-2 1
ЛАЭС-2 2
ЛАЭС-2 3
Белоярка 4
БН-800
Кола 2
НВАЭС 3
ЛАЭС-2 4
Кола 1
ЛАЭС 2
ЛАЭС 1
НВАЭС 4
Северская 1
Нижегород 1
Нижегород 2
Кола-2 1
Кола-2 2
обязательная дополнительная программа программа
Ввод: 32,1 ГВт
(обязательная программа)
Плюс 6,9 Гвт (дополнительная программа)
красной линией ограничено количество энергоблоков с гарантированным (ФЦП) финансированием
синей линией обозначена обязательная программа ввода энергоблоков
Нижегород 3
ЮУральская 2
Тверская 1
Тверская 2
Центральная 1
Тверская 3
Тверская 4
ЮУральская 3
ЮУральская 4
Кола-2 3
Кола-2 4
ЮУральская 1
Северская 2
Прим 1
Прим 2
Курск 5
НВАЭС-2 3
Центральная 4
Нижегород 4
НВАЭС-2 4
Центральная 2
Центральная 3
Действующие блоки - 58
Остановленные блоки - 10
Штатный коэффициент должен уменьшаться от современных 1,5 чел/МВт до 0,3-0,5 чел/МВт.

Переход к новой технологической платформе
Ключевым элементом НТП является развитие технологии ЯСПП с реактором на быстрых нейтронах.
Концепция «БЕСТ» с нитридным топливом, равновесным КВ, и тяжелометаллическим теплоносителем является наиболее перспективным выбором для создания базы новой ядерной энерготехнологии.
Страхующим проектом является промышленно освоенный быстрый реактор на натриевом теплоносителе (БН). В силу проблем с масштабированием данный проект является менее перспективным, чем «БЕСТ», на его основе предполагается отработка новых видов топлива и элементов замкнутого ЯТЦ.
Принцип внутренне присущей безопасности:
детерминистическое исключение тяжелых реакторных аварий и аварий на предприятиях ядерного топливного цикла;
трансмутационный замкнутый ядерный топливный цикл с фракционированием продуктов переработки ОЯТ;
технологическую поддержку режима нераспространения.

Возможная структура энергогенерации к 2050 году
Доля АЭ в ТЭК по выработке - 40%
Доля АЭ в ТЭК по выработке - 35%

Периоды развития ядерных технологий в XXI веке
Мобилизационный период:
модернизация и повышение эффективности использования установленных мощностей, достройка энергоблоков, эволюционное развитие реакторов и технологий топливного цикла с их внедрением в промышленную эксплуатацию,
разработка и опытная эксплуатация инновационных технологий для АЭС и топливного цикла.
Переходный период:
расширение масштабов атомной энергетики и освоение инновационных технологий реакторов и топливного цикла, (быстрые реакторы, высокотемпературные реакторы, реакторы для региональной энергетики, замкнутый уран-плутониевый и торий-урановый цикл, использование полезных и выжигание опасных радионуклидов, долговременная геологическая изоляция отходов, производство водорода, опреснение воды).
Период развития:
развертывание инновационных ядерных технологий, формирование многокомпонентной ядерной и атомно-водородной энергетики.

Краткосрочные задачи (2009-2015 гг.)
Формирование технической базы для решения проблемы энергообеспечения страны на освоенных реакторных технологиях с безусловным развитием инновационных технологий:
Повышение эффективности, модернизация, продление срока службы действующих реакторов, достройка энергоблоков.
Обоснование работы реакторов в режиме маневренности и разработка систем поддержания работы АЭС в базовом режиме.
Сооружение энергоблоков следующего поколения, включая АЭС с БН-800 с одновременным созданием пилотного производства МОХ топлива.
Разработка программ регионального атомного энергоснабжения на базе АЭС малой и средней мощности.
Развертывание программы работ по замыканию ЯТЦ по урану и плутонию для решения проблемы неограниченного топливообеспечения и обращения с РАО и ОЯТ.
Развертывание программы использования ядерных энергоисточников для расширения рынков сбыта (теплофикация, теплоснабжение, производство энергоносителей, опреснение морской воды).
Сооружение энергоблоков в соответствие с Генсхемой.

Среднесрочные задачи (2015-2030 гг.)
Расширение масштабов атомной энергетики и освоение инновационных технологий реакторов и топливного цикла:
Сооружение энергоблоков в соответствие с Генсхемой.
Разработка и внедрение инновационного проекта ВВЭР третьего поколения.
Вывод из эксплуатации и утилизация энергоблоков первого и второго поколений и замещение их установками третьего поколения.
Формирование технологической базы для перехода к крупномасштабной ядерной энергетике.
Развитие радиохимического производства по переработке топлива.
Опытная эксплуатация демонстрационного блока АЭС с быстрым реактором и производствами топливного цикла с внутренне присущей безопасностью.
Опытная эксплуатация прототипного блока ГТ-МГР и производство топлива для него (в рамках международного проекта).
Сооружение объектов малой энергетики, включая стационарные и плавучие энергетические и опреснительные станции.
Разработка высокотемпературных реакторов для производства водорода из воды.

Долгосрочные задачи (2030-2050 гг.)
Развертывание инновационных ядерных технологий, формирование многокомпонентной ядерной и атомно-водородной энергетики:
Создание инфраструктуры крупномасштабной ядерной энергетики на новой технологической платформе.
Сооружение демонстрационного блока АЭС с тепловым реактором с торий-урановым циклом и его опытная эксплуатация.
Переход к крупномасштабной ядерной энергетике требует широкого международного сотрудничества на государственном уровне. Необходимы совместные разработки, ориентированные на нужды как национальной, так и мировой энергетики.

Спасибо за внимание!