Большинство крупных аэс построено: Большинство крупных аэс построено а)на европейской территории россии б)в западной сибири

Идеальный вывод

В проектах вывода до «зеленой лужайки» учитывается усредненная для площадки граничная эффективная доза, в которую необходимо уложиться после ее очистки от РАО: в большинстве государств она установлена в пределах 0,01−0,3 мЗв/год. Те или иные радионуклиды, имеющие сопоставимые показатели активности, вносят различный вклад в общее облучение, представляя разную биологическую опасность, поскольку отличаются характерные виды и интенсивность их излучения.

Следует учитывать и биохимические факторы: особую опасность для человека представляют нестабильные изотопы веществ, вовлеченных в интенсивные биологические процессы (такие как ¹⁴С, ³H, радиоизотопы йода и т. д.), либо их химических аналогов: например, цезий (включая один из самых значимых радионуклидов разных РАО — ¹³⁷Cs) близок по физико-химическим свойствам к калию, а стронций (в том числе часто возникающий ⁹⁰Sr) — к кальцию. В итоге минимальная активность для отнесения материала к РАО различается для разных нуклидов на много порядков: например, по оценке МАГАТЭ, активность ⁵⁵Feдолжна превышать 1 000 000 Бк/кг, тогда как для ¹²⁹I— 10 Бк/кг, что соответствует следовым концентрациям в веществе. Поскольку чаще всего материал на атомных объектах включает не один, а некий набор радионуклидов, содержание каждого из них должно быть ниже установленного для каждого изотопа формального порога. Из всего этого следует, что полная очистка площадки от РАО и достижение статуса «зеленой лужайки» требуют переработки и удаления с нее больших масс материала для устранения мизерных концентраций разных радионуклидов. Так, на АЭС обычно свыше 80−90% удаляемого или перемещаемого материала не относится к РАО. При демонтаже большого легководного реактора образуются сотни тысяч тонн материала, из которого в среднем 10−15 тыс. м³, или около 5−6 тыс. тонн, составляют РАО (большей частью ОНАО, НАО и САО).

Для предприятий атомной индустрии определенного профиля характерен некий набор радиоактивных отходов, образующихся при выводе этих объектов из эксплуатации. Впрочем, иногда отдельные компоненты этого набора отличаются даже для однотипных объектов (например, реакторов), поскольку в них применяются разные материалы, либо функции одних и тех же материалов не одинаковы. Набор отходов в одних случаях близок по изотопному составу к операционным РАО (например, для некоторых объектов ЯТЦ), в других — существенно от него отличается (особенно для реакторных установок).

На АЭС с наиболее распространенными легководными реакторами более 99% радиоактивности сосредоточено в облученном топливе, которое удаляется на ранних стадиях вывода из эксплуатации. В оставшемся одном проценте, в свою очередь, свыше 99% активности сконцентрировано в границах корпуса реактора, преимущественно в ВКУ. На остальные демонтируемые элементы АЭС приходится менее 0,5−1% радиоактивности, значительная доля которой локализуется в прилегающих к реактору частях (прежде всего в биологической защите), а также элементах первого контура. BWR образуют в ~1,5−2 раза больше РАО, чем PWR, а газоохлаждаемые реакторы многократно превосходят по этому показателю легководные.

При демонтаже реакторной установки образуются РАО, возникающие вследствие двух основных процессов: активации (наведенная активность) и радиоактивного загрязнения. Активация обусловлена воздействием нейтронов, превращающим стабильные изотопы в радионуклиды. Этот процесс затрагивает, прежде всего, материалы реактора, а также прилегающие конструкции и биологическую защиту на глубину до ~1,5−2 метров. В результате образуются такие радионуклиды, как ⁶⁰Co, ³H, ⁵⁵Fe, ⁴¹Ca, ⁵⁹Ni, ⁶³Ni, ⁹⁴Nb, ³⁹Ar, ¹⁴C, ¹⁵²Eu, ¹⁵⁴Eu, ³⁶Cl, ⁶⁵Zn, ¹³³Ba. Нуклидный состав и его пропорции зависят от разных факторов: типа реактора, длительности его эксплуатации и т. д. Значительная доля наведенной активности не поддается удалению с помощью дезактивации и требует дорогостоящей долговременной изоляции или захоронения, например, бетон шахты реактора и ряда ­других конструкций. Часть металла можно утилизировать посредством переплавки и выделения компонентов (до ~90% объема), которые могут использоваться в атомной отрасли (например, при изготовлении контейнеров для РАО и ОЯТ) или вне ее, обычно с некоторыми ­ограничениями.

Радиоактивное загрязнение возникает вследствие механического переноса нуклидов, которые осаждаются на поверхностях и проникают в пористые материалы, такие как бетон или графитовая кладка. Значительная часть возникающих таким путем РАО может удаляться механическими способами при дезактивации, которая предваряет демонтажные работы. Среди наиболее значимых изотопов радиоактивного загрязнения — ⁶⁰Co, ³H, ⁵⁵Fe, ¹³⁷Cs, ⁶³Ni, ⁹⁰Sr/⁹⁰Y. Однако состав этого типа РАО на конкретном энергоблоке сильно зависит от различных сбоев при эксплуатации реактора (аварии, разгерметизация твэлов, пролив теплоносителя при перегрузке топлива и ремонтах и т. д.).

С учетом активности и биологической опасности, скорости распада, присутствия в различных материалах, наиболее значимые нуклиды при ликвидации АЭС — ⁶⁰Co, ¹³⁷Cs, ⁵⁵Fe, ⁶³Ni, ⁹⁰Sr/⁹⁰Y, ⁵⁹Ni, ¹⁴C, ³H. Большинство из них остаются ключевыми компонентами РАО при демонтаже РУ даже спустя несколько десятилетий после закрытия.

Для ликвидируемых площадок ЯТЦ и ЯОК характерны иные РАО. Так, добыча урана приводит к накоплению отходов, содержащих нуклиды цепей распада ²³⁸U и ²³⁵U, тяжелые металлы (ртуть, свинец, кадмий), химически токсичные вещества, оставшиеся от технологических процессов. Значительная часть этих материалов, представляющих собой отходы низкой степени радиоактивности, размещаются в так называемых хвостохранилищах, которые на среднем предприятии могут занимать площади в десятки гектаров и содержать миллионы тонн породы. Один из главных негативных эффектов от таких площадок — увеличение (по сравнению с характерным для данной местности природным уровнем) эмиссии в атмосферу наиболее долгоживущего естественного радиоактивного изотопа радона — ²²²Rn (продукта распада ²²⁶Ra). Будучи инертным газом, он не связывается в химические соединения в недрах, а при их вскрытии и разрушении пород улетучивается в атмосферу. Это вызывает некоторые (зависящие от применяемой технологии добычи) риски внутреннего облучения, которые компенсируются соблюдением мер предосторожности, таких как создание эффективной вентиляции замкнутых помещений и шахт, фильтрация пыли и т. п. Наиболее эффективное из экономически доступных решений этой проблемы — максимальное изолирование отвалов уранодобычи за счет создания закрытых хвостохранилищ, которые в наиболее рациональном случае обустраиваются в выработанных шахтах. Если подобное регулярно практиковалось в ходе эксплуатации объекта, то задача его ликвидации и восстановления (до некоторой степени) экосистемы упрощается.

Предприятия последующих переделов производства свежего ядерного топлива также порождают отходы низкой и очень низкой степени активности и не несут серьезных радиационных рисков. Исключение могут составлять единичные объекты, испытавшие последствия редких аварий: спонтанную цепную реакцию из-за нарушений техники безопасности при производстве специальных видов топлива для исследовательских или судовых реакторов. Ряд производств ЯТЦ связаны с большим количеством химически агрессивных веществ, требующих утилизации или удаления для полной ликвидации площадки и восстановления территории. Не столько радиационную, сколько «химическую» проблему представляет и ликвидация заводов обогащения урана — в силу, во‑первых, размеров таких предприятий (производственные площади крупных газодиффузионных заводов занимают сотни гектар), во‑вторых, огромного объема оборудования, содержащего множество каналов и пористых элементов, покрытых отложениями урансодержащих соединений. Для предварительной «прочистки» этого оборудования приходится использовать сильнейшие реагенты, такие как фторид хлора ClF₃ — одно из соединений, применяемых в качестве окислителя ракетного топлива.

Необходимость обращения с наиболее радиационно опасными и в то же время химически активными отходами возникает при снятии с эксплуатации предприятий по переработке ОЯТ и некоторых объектов ядерного наследия. Среди них выделяются производственные комплексы, совмещающие несколько переделов, отдаленные аналоги которых вне ЯОК обычно не объединяются на одной территории: реакторное производство, химическую переработку облученного материала, производство изделий из полученных компонентов, а в некоторых случаях — и более ранние, урановые переделы (конверсию, обогащение). Такие площадки за десятилетия работы породили широчайший набор РАО всех уровней активности, многие из которых к тому же химически токсичны и представляют собой жидкие, неотвержденные отходы, не типичные (в таких объемах) для большинства гражданских атомных предприятий. В хранилищах РАО на таких предприятиях скопилось большое количество наиболее опасных изотопов: трансурановых элементов, ¹³⁷Cs, ⁹⁰Sr и ⁹⁰Y, ⁶⁰Co и других. После окончания холодной войны сотни объектов на подобных площадках нескольких ядерных держав окончательно закрыты, небольшая их доля демонтирована и снесена, но пока ни на одном из этих комплексов не проведена реабилитация всей или хотя бы большей части территории. В то же время имеются случаи ликвидации менее универсальных, но достаточно крупных производств, относящихся к ядерному наследию (см. основной текст).

Векторы развития мировой атомной энергетики

В расчете на долгосрочную перспективу сценарий резкой активизации развития атомной энергетики в мире, на фоне усиления давления со стороны возобновляемой энергетики и дешевого природного газа, а также отсутствия поддержки со стороны общественного мнения, представляется маловероятным. Однако в ряде государств атомная энергетика продолжит выступать в качестве важного элемента, обеспечивающего устойчивость национальных энергетических систем.

Атомная энергетика переживает не самый простой период. Еще десятилетие назад атомная энергетика во многих государствах мира находилась в стадии активного роста, в том числе с точки зрения объемов проектирования и строительства генерирующих объектов. Однако после трагедии на Фукусиме ренессанс быстро сошел на нет. На сегодня ее использование по-прежнему ограничено небольшой частью мира: только 31 страна эксплуатирует атомные электростанции. Их число остается стабильным с тех пор, как Иран ввел в строй свой первый реактор в 2011 году. Всего 4 государства (Мексика, Китай, Румыния, Иран) запустили коммерческие реакторы за последние 30 лет, а Бангладеш, Беларусь, Турция, ОАЭ находятся на стадии строительства своих первых атомных энергоблоков.

Интересно, что все страны, которые с 2000-го года построили новые ядерные реакторы, не входят в категорию развитых. США и другие западные государства в последние годы неохотно приступают к реализации проектов атомных электростанций, как вследствие низкого уровня общественной поддержки и приоритетной ориентации на возобновляемую энергетику, так и вследствие их неясной долгосрочной экономической эффективности.

Ряд стран вовсе приняли решение сократить использование атомной энергии для предотвращения техногенных катастроф и ослабления общественной критики. В частности, в Германии и Швейцарии предусмотрен полный отказ от эксплуатации атомных станций, причем немецкое руководство планирует закрыть все действующие энергоблоки уже к концу 2022 года. Франция, один из мировых лидеров по доле АЭС в общенациональной выработке электроэнергии – более 70%, в 2018 году объявила о закрытии к 2035 году не менее 14 реакторов, что соответственно снизит долю АЭС до 50%.

Неблагоприятная среда

Атомная энергетика в минувшем году обеспечила генерацию более 10% мировой электроэнергии. Эта доля остается сравнительно стабильной. Но отраслевые эксперты и компании регулярно выражают обеспокоенность по поводу значительного снижения действующих генерирующих мощностей и их рыночной доли в последние 10-15 лет. Если сохранятся нынешние тенденции рынка, технологий и ресурсов, и если не будут внесены значительные изменения в действующие законодательство и политические приоритеты, которые регулируют атомную энергетику, то ее позиции в мире в расчете на долгосрочную перспективу существенно ослабеют.

Как считают в Агентстве по атомной энергии при ОЭСР, снижение доли атомной энергетики связано главным образом с временной остановкой или полным закрытием целого ряда атомных станций в Японии из-за вопросов безопасности после Фукусимского инцидента, а также с падением конкурентоспособности рынка АЭС в США и с политически неблагоприятным климатом в Европе. На ядерной энергетике в целом негативно сказываются низкие цены на природный газ, отсутствие дефицита электроэнергии в ключевых экономиках, а также сильное давление со стороны субсидируемых возобновляемых источников энергии, которые в последние годы демонстрируют удешевление строительства генерирующих мощностей и нормированной стоимости электроэнергии. Пандемия коронавируса как временный фактор также окажет дополнительный сдерживающий эффект на отраслевую инвестиционную активность, по крайней мере в течение 2020 года.

Вместе с тем, атомная энергетика в некоторых экспертных кругах воспринимается как имеющая заметный потенциал роста на период ближайших двух-трех десятилетий.

Судя по опубликованным в минувшем году прогнозам Всемирной ядерной ассоциации, при пессимистическом сценарии валовые мощности к 2040 году несколько увеличатся по сравнению с текущим уровнем – до 402 ГВт. При базовом сценарии к 2040 году предполагается рост уже до 570 ГВт, а при оптимистичном – до 775,9 ГВт. Пересмотр прогнозных показателей в сторону повышения связан не только с ускоренной урбанизацией и ростом спроса на электроэнергию, но и с ожиданиями внедрения реакторов IV поколения и малых модульных реакторов, продления сроков эксплуатации крупных АЭС в США, Франции и некоторых других европейских государствах, вводом в эксплуатацию большего числа энергоблоков в России, Китае и Индии (в том числе на быстрых нейтронах). В свою очередь, Мировой энергетический совет прогнозирует к 2040 году валовые мощности АЭС в мире на уровне 499 ГВт при пессимистичном, 565 ГВт при базовом, и 739 ГВт при оптимистичном сценарии.

Атомная энергетика по-прежнему остается источником энергии, который, наряду с возобновляемой энергетикой, способен ускорить декарбонизацию энергоснабжения (по данным ОЭСР, в период с 1971 по 2018 годы эксплуатация АЭС потенциально позволила не допустить валовых эмиссий СО2 в объеме около 63 гигатонн от электростанций, работающих на ископаемом топливе). Высокая удельная мощность и надежность ядерных энергетических установок делают их пригодными для обеспечения устойчивости крупных национальных энергетических систем. В частности, существуют возможности интеграции атомной генерации с системами возобновляемой энергетики и хранения электроэнергии.

Вместе с тем, хотя и отсутствует единое мнение о перспективной роли атомной энергетики, высока вероятность того, что возобновляемая энергия будет абсолютно доминировать в энергетической системе будущего. По мере ужесточения экологического законодательства и внедрения новых технологических решений, ее преимущества перед атомной энергетикой становятся очевидными.

Уже прослеживаются признаки того, что АЭС в лучшем случае будут вносить второстепенный вклад в энергетику ведущих государств, и с высокой вероятностью сократят экономическую конкурентоспособность. Хотя многие существующие атомные электростанции остаются экономически приемлемым вариантом в рамках перехода на концепцию зеленого развития, они на практике зачастую гораздо менее выгодны для инвесторов из-за того, как структурируется политика ведущих государств в области низкоуглеродной генерации. Среди прочего, вместо того, чтобы применять единообразные подходы, многие страны стали демонстративно ориентироваться на политику, которая открыто призвана продвигать одни энергетические технологии и препятствовать другим.

В данном контексте следует обратить внимание на резкое отставание атомной энергетики от возобновляемой с точки зрения привлечения инвестиций в последние годы. Так, в 2018 году валовый объем инвестиций в проекты новых энергоблоков в мире составил 33 млрд долларов США, тогда как аналогичный показатель по ветровой и солнечной энергетике достигал соответственно 134 млрд и 139 млрд долларов США. Инвестиционные решения следует рассматривать как важный барометр текущего состояния политической конъюнктуры, а также экономической привлекательности технологий на глобальном и региональном уровнях.

На таком фоне атомная энергетика теряет в ценовой конкурентоспособности. Согласно расчетам Lazard, в период с 2009 по 2018 годы затраты на реализацию проектов солнечной генерации промышленного масштаба снизились на 88%, ветровой – на 69%, в то время как атомная энергетика подорожала на 23%. В современных рыночных условиях, высокие капитальные затраты на новые проекты в атомной энергетике являются критической проблемой. В результате, быть практически безуглеродным недостаточно, ограниченные по своей сути инвестиции и время повышают требования к совокупной «климатической эффективности» энергетических проектов.

Здесь важно учитывать то обстоятельство, что новые АЭС никогда не выставлялись на конкурентные оптовые рынки электроэнергии, как это обычно происходит с конкурирующими энергоресурсами. Почти все строящиеся атомные электростанции являются проектами, реализуемыми в рамках договоренностей между правительствами или государственными предприятиями, и, как следствие не подпадающими под «рыночную дисциплину». Они, как правило, не способны выходить на рынки капитала без суверенных гарантий.

Текущее состояние отрасли

Как и в предыдущие годы, в 2019 году страны «большой пятерки» в атомной энергетике, а именно США, Франция, Китай, Россия и Южная Корея, обеспечили выработку 70% электроэнергии, генерируемой на АЭС в мире.

Судя по оценкам международных экспертов, в минувшем году только 3 страны запустили новые реакторы, в том числе Россия добавила три, Китай два и Южная Корея один. Вместе с тем, первоначально в течение 2019 года планировалось подключение к сети 13 реакторов. Даже в тех странах, где выработка энергии атомных станциях увеличилась, этот показатель не поспевает за общими темпами роста генерации электроэнергии, что приводит к тому, что доля атомной энергетики продолжает снижаться.

Всего за десятилетие с 2010 по 2019 годы, в мире было запущено 63 новых блока, из которых 37 (59%) построены в Китае. Но из эксплуатации за то же время было выведено 55 единиц, причем ни одного в Китае. Иными словами, за пределами Китая было отмечено только 26 сетевых подключений, а количество закрытий превысило число введенных в эксплуатацию генерирующих стартапов на 29 единиц. По состоянию на конец 2019 года, прибавка установленных мощностей в нетто-выражении составила чуть более 1 ГВт в год за последние два десятилетия. Глобальное замедление атомной отрасли очевидно.

Из-за отсутствия значительного строительства и подключений к сети в течение последних лет, средний возраст (от подключения к сети) действующих атомных электростанций неуклонно увеличивается, и в минувшем году впервые превысил 30 лет. В некоторых странах в связи с этим предполагается продление среднего срока эксплуатации реакторов вплоть до 80 лет. Для компенсации ожидаемого вывода реакторов из эксплуатации в силу их возраста, конкурентоспособности или прочих факторов, в ближайшие годы может возникнуть потребность в значительных новых мощностях. При этом следует учитывать, что уже в течение многих лет валовая установленная мощность в нетто-выражении увеличивается более активными темпами, чем рост количества действующих реакторов. Подобная тенденция прослеживается вследствие как замещения более крупными реакторами меньших по мощности энергоблоков, так и модернизации действующих АЭС.

Следует напомнить, что с момента подключения первого ядерного энергетического реактора к энергосистеме в 1954 году, в целом имели место две крупные волны развития атомной энергетики. Первая из них достигла максимума в 1974 году, когда было зафиксировано 26 подключений энергоблоков к сети. Вторая – в 1984 и 1985 годах, 33 новых подключений ежегодно.

К концу 1980-х годов непрерывное нетто-увеличение числа действующих энергоблоков прекратилось, и к 1990 году число закрытий реакторов впервые превысило число вводов в эксплуатацию. Период с 1991 по 2000 годы характеризуется гораздо большим числом новых реакторов, чем их выводов из эксплуатации (52 против 30), а в 2001-2010 годы ситуация вновь поменялась (32 против 35). Интересно, что после 2000 года понадобилось целое десятилетие, чтобы подключить к сети столько же реакторов, сколько за один календарный год в середине 1980-х. После запуска 10 реакторов ежегодно в период с 2015 по 2016 годы, в 2017 году было построено всего 4. В 2018 году впервые выработали энергию 9 энергоблоков, из которых семь в Китае и по одному в России и Южной Корее.

Таким образом, на начало нового десятилетия в мире насчитывалось 415 действующих реакторов (не включая временно выведенных из эксплуатации), то есть без изменения к 2019 году, но на 3 меньше, чем в 1989 году, и на 23 реактора ниже исторического максимума (438 энергоблоков), зафиксированного в 2002 году. В общей сложности 26 реакторов сейчас находятся в режиме долговременного отключения, прежде всего в Японии, а также по одному в Канаде, Китае и Республике Корея.

В 2019 году общее количество строящихся реакторов оставалось на уровне 49, но не менее 27-ми из них характеризуются продолжительными задержками строительства в силу разных причин. Данный показатель значительно отстает от пика 1979 года, когда на стадии строительства находились сразу 234 реактора валовой мощностью более 200 ГВт. При этом в отдельно взятом минувшем году начались работы над 5 реакторами, из них три в Китае, по одному в России и Великобритании, что также далеко от исторических максимумов (в 1976 году стартовало строительство 44 энергоблоков).

Интересно, что Китай в течение почти трех лет, между декабрем 2016 года и октябрем 2019 года, официально не анонсировал строительства новых коммерческих реакторов, в том числе из-за проблем с новыми типами энергоблоков (прежде всего с водо-водяным реактором АР1000), а также из-за ограничений США на экспорт гражданских ядерных технологий. Однако, судя по имеющейся информации, в апреле и ноябре 2019 года в Китае было запущено строительство двух энергоблоков на АЭС «Шидаовань» в провинции Шаньдун (начало практического внедрения реакторов типа CAP1400).

Развитие атомной энергетики в Китае по-прежнему значительно ниже показателей амбициозного 5-летнего плана на 2016-2020 годы. На сегодня эксплуатируются около 45,5 ГВт и строится около 12,5 ГВт мощностей, тогда как утвержденные целевые уровни на 2020 год – 58 ГВт и 30 ГВт соответственно. В последнее время отсутствуют какие-либо официальные заявления китайских властей о сроках и планах реализации новых крупных проектов АЭС, в том числе учитывая негативное влияние пандемии коронавируса на энергетическую отрасль.

Показательно то, что в мире наблюдается четкая тенденция к увеличению сроков и удорожанию строительства реакторов. Новые АЭС сегодня коммерчески не выгодны в ряде ведущих экономик, так как капитальные затраты на строительство слишком высоки, а существенных мер поддержки со стороны государства нет. Большинство новых проектов строительства АЭС в Соединенных Штатах и Западной Европе сталкиваются с большими задержками графика проектной реализации и перерасходом бюджета, из-за чего наблюдается резкое снижение интереса со стороны частных инвесторов. Как показывает прошлый опыт, наличие заказа на реактор или даже наличие атомной станции на продвинутой стадии строительства не является гарантией окончательного подключения к сети и начала выработки электроэнергии. Хороший пример – отказ в 2017 году от многомиллиардного проекта постройки двух новых блоков АЭС V.C. Summer в США. С 1951 года по меньшей мере 94 энергоблока (12% от общего числа) были отменены на стадии строительства, в том числе в США – 42 реактора, в России – 12.

В данном контексте атомной энергетике срочно необходима коррекция подходов к реализации новых проектов, в том числе через: a) ужесточение критериев планирования и разработки проектов АЭС как на ранних, так и продвинутых стадиях; б) использование проверенной цепочки поставок и квалифицированной рабочей силы; в) включение производителей оборудования и инжиниринговых компаний в процесс проектирования на ранних этапах для гарантирования соответствия конструкции и оборудование АЭС утверждаемому проекту и действующим стандартам; г) назначение единого менеджера по основным контрактам с доказанным опытом в управлении несколькими независимыми субподрядчиками; д) создание контрактной структуры, обеспечивающей заинтересованность всех подрядчиков в успехе проекта; е) создание гибкой регулирующей среды, которая поможет своевременно приспосабливать непредвиденные изменения при проектировании и строительстве.

В минувшем году в мире были окончательно закрыты 5 АЭС, включая две в США, по одной в Германии (Филипсбург-2), Швеции (Рингхальс-2) и Швейцарии (Мюлеберг). Кроме того, были приняты решения о выводе из эксплуатации двух реакторов, которые не производили электроэнергии в 2019 году, по одному в Японии и на Тайване. Таким образом, совокупное количество закрытых коммерческих энергоблоков увеличивается до 186. Ключевой причиной, вызвавшей непосредственно закрытые или рассмотрение такого варианта для ряда АЭС, все чаще становится резкое падение рентабельности из-за низких оптовых цен на электроэнергию. Низкие оптовые цены, в свою очередь, обусловлены, среди прочих факторов, рекордно низкой ценой на природный газ и удешевлением возобновляемой энергии.

С учетом приведенных выше показателей, значительной проблемой является обеспечение эффективной и сравнительно быстрой декомиссии окончательно остановленных энергетических реакторов. На сегодня около 160 энергоблоков ожидают или находятся на разных стадиях декомиссии, но из-за крайне высокой финансовой затратности процесса только 19 реакторов общей мощностью 6 ГВт полностью завершили этот процесс (то есть только 8% из 78,1 ГВт мощностей, выведенных из глобальной энергосистемы). Средняя продолжительность процесса вывода из эксплуатации составляет около 19-20 лет.

Как в Украине появилась одна из крупнейших в мире атомных электростанций : NPR

Будучи частью бывшего Советского Союза, Украина была местом расположения атомных электростанций и ядерного оружия — и история о них помогает рассказать историю страны .

АЙЕША РАСКО, ВЕДУЩИЙ:

Украинская Запорожская АЭС оккупирована российскими войсками с марта. Есть опасения по поводу безопасности крупнейшей в Европе атомной электростанции, где в эти выходные Украина обвинила Россию в похищении директора станции. Но как Украина оказалась с одной из крупнейших в мире атомных электростанций? Об этом сообщает Джулиан Хайда из NPR.

ДЖУЛИАН ХАЙДА, ПОДПИСКА: Чтобы понять ядерную историю Украины, сначала нужно вернуться к ядерным обещаниям Советского Союза.

(ЗВУК ИЗ АРХИВНОЙ ЗАПИСИ)

НЕИЗВЕСТНОЕ ЛИЦО: (Говорит не на английском языке).

ХАЙДА: Каждое общество должно стать зрелым человеком. А для этого ему нужна энергия — ядерная энергия.

(МУЗЫКАЛЬНЫЙ ОТрывок)

ХАЙДА: Первая в мире атомная электростанция была построена недалеко от Москвы в 1951 году. Это было центральным элементом стратегии Советского Союза в период холодной войны.

АЛЕКСАНДР СУХОДОЛЯ: (через переводчика) Атомная энергия – это всего лишь побочный продукт производства ядерного оружия.

ГАЙДА: Это Александр Суходоля, украинский эксперт по энергетической политике. Советский Союз нарастил производство ядерного оружия для военного господства, разместив боеголовки в приграничных регионах, таких как Украина. Энергию также можно было дешево экспортировать для поддержки промышленности коммунистических соседей Советского Союза, таких как Польша и Чехословакия. Поначалу все шло довольно хорошо.

(МУЗЫКАЛЬНЫЙ ОТЗЫВ)

ГАЙДА: На видео показана идиллическая жизнь вблизи новых украинских электростанций. Суходолия говорит, что воздух стал чище; задания были легче. К 1980-м годам пятая часть энергии Украины приходилась на атомную энергетику. Сейчас почти две трети. Но поскольку атомная энергетика была в первую очередь защитной технологией Советского Союза, украинцы мало что могли сказать по этому поводу.

ДЭВИД МАРПЛЗ: Украинцам не доверяли управлять им самим. Все приходилось делать из России.

HAYDA: Дэвид Марплс — профессор истории Университета Альберты и автор книги «Ядерная энергетика в СССР». Он говорит, что статус-кво работал до катастрофы.

(ЗВУК ИЗ АРХИВНОЙ ЗАПИСИ)

НЕИЗВЕСТНЫЙ ВЕДУЩИЙ НОВОСТЕЙ: (Говорит не по-английски).

ГАЙДА: В апреле 1986 года взорвался реактор № 4 Чернобыльской АЭС, всего в нескольких минутах езды к северу от Киева.

МАРПЛ: До Чернобыля не существовало реальной концепции ядерной аварии. Считалось, что это безошибочная отрасль.

ХАЙДА: Это была не первая ядерная катастрофа в СССР, но другие держались в секрете. И этот был настолько большим, что мир начал замечать. Радиоактивное облако пронеслось над Европой, и тысячи людей лишились крова.

MARPLES: Я думаю, что Чернобыль действительно был началом всего.

ЮРИЙ САМОЙЛЕНКО: (через переводчика) Ученые-экологи первыми убедили украинцев в том, что Советский Союз построен на лжи.

ГАЙДА: Это Юрий Самойленко, в то время главный экологический инспектор киевской мэрии. Будучи украинцем, Самойленко задавался вопросом, почему такие люди, как он, никогда не занимали руководящие должности. Но как хороший коммунист, он никогда публично не подвергал сомнению власть.

САМОЙЛЕНКО: (через переводчика) Это чувство несправедливости все нарастало и нарастало во мне.

ГАЙДА: Самойленко говорит, что слышал об активистах, которые считали, что Украина должна быть независимой от Советского Союза. Как и многие, он не воспринимал их всерьез. Но после Чернобыля потянулся.

САМОЙЛЕНКО: (через переводчика) Мне нужно было знать, почему это происходит, а не что именно.

ХАЙДА: Он и другие ученые создали группу под названием «Зеленый мир» для расследования аварии на Чернобыльской АЭС. И хотя на первый взгляд они выглядели как любое другое молодежное экологическое движение — совсем не угрожающее однопартийному государству — за закрытыми дверями они принимали украинских националистов, чтобы они говорили о взаимосвязи между окружающей средой и социальным неравенством — что мы сегодня можно назвать экологической справедливостью. Независимость Украины, по убеждению Самойленко и его коллег, предотвратила бы Чернобыль. Если бы только украинцы имели демократический контроль над инфраструктурой в своих кварталах.

(ЗВУК ИЗ АРХИВНОЙ ЗАПИСИ)

НЕИЗВЕСТНАЯ ТОЛПА: (поет на неанглийском языке).

ХАЙДА: И в 1991 году их желание сбылось. Советский Союз распался, и украинцы праздновали свою независимость. Самойленко был избран в парламент, чтобы противостоять коммунистам на экологической платформе. Украинцы наконец-то завладели собственной атомной промышленностью — 12 огромными ядерными реакторами. Еще три реактора находились в стадии строительства. И они также унаследовали третий по величине в мире арсенал ядерного оружия. Но то, что могло быть самым большим активом Украины, быстро стало помехой. Было дорого и опасно содержать такое количество электростанций и такое количество ядерного оружия. Поэтому Украина попросила помощи.

И снова историк Дэвид Марплз.

MARPLES: В начале 1990-х Запад не доверял Украине. Мы не собираемся давать Украине никаких средств, пока они не избавятся от этого оружия.

ХАЙДА: Россия, США и Великобритания договорились об отказе Украины от ядерного оружия. Взамен они будут защищать границы Украины. И чтобы подсластить сделку, Украина получит столь необходимые деньги для реформирования своего атомного энергетического сектора.

САМОЙЛЕНКО: (через переводчика) Мы можем сделать это на новой технологии, не такой, как на старой технологии, по которой мы делали оружие.

ГАЙДА: Юрий Самойленко верит в преимущества атомной энергетики. Опросы показывают, что так поступает большинство украинцев. И с годами, когда страна стала независимой, она дистанцировала свою ядерную программу от России. АЭС Украины перешли с российского топлива на американское. Они планировали восстановить свои реакторы с помощью американской компании Westinghouse, а не российских подрядчиков. Но вторжение России в 2014 и в этом году нарушило соглашение об обороне, которое Украина заключила в обмен на отказ от ядерного оружия.

Это снова Дэвид Марплс.

MARPLES: Если бы у Украины было ядерное оружие, Россия не вторглась бы в Украину. Это просто факт.

ГАЙДА: Некоторые украинцы призвали свою страну возобновить программу создания ядерного оружия. На данный момент Украина инвестировала в новые линии электропередач для экспорта энергии в ЕС, чтобы привлечь столь необходимые миллиарды в украинскую экономику военного времени. Но Анна Акерман из украинской экологической группы Eco Action говорит, что атомная энергетика не может быть золотым гусем Украины. Борьба за Запорожскую АЭС подчеркивает лишь одну из этих опасностей. Кроме того, многие растения подходят к концу своей продолжительности жизни.

АННА АКЕРМАН: Это недешево. Мы просто получили его бесплатно из Советского Союза. Но мы также не готовы платить за поэтапный вывод из эксплуатации ядерных блоков, что рано или поздно нам придется сделать.

HAYDA: Акерман говорит, что война и рост цен на энергоносители приведут к тому, что украинцы будут искать источники энергии еще более локально, от солнечных панелей до аккумуляторов на заднем дворе.

АКЕРМАН: Мы вступаем в новую эру, когда украинцы хотят этой автономии. Это разительная разница с атомными электростанциями.

ХАЙДА: В отличие от ядерного наследия, оставленного Советским Союзом, Акерман считает, что украинцы могут снова обрести энергетическую независимость, только на этот раз еще ближе к своим задним дворам.

Юлиан Хайда, NPR News, Киев.

Copyright © 2022 NPR. Все права защищены. Посетите страницы условий использования и разрешений нашего веб-сайта по адресу www.npr.org для получения дополнительной информации.

Стенограммы NPR создаются в спешке подрядчиком NPR. Этот текст может быть не в своей окончательной форме и может быть обновлен или пересмотрен в будущем. Точность и доступность могут отличаться. Официальной записью программ NPR является аудиозапись.

Описание первого ядерного реактора

Серия объяснений

Узнайте больше о прорывах, впервые осуществленных в Чикагском университете

От

Луиза Лернер

В 1942 году Манхэттенский проект должен был создать цепную реакцию — решающий шаг к доказательству возможности создания атомной бомбы. Ученые добились этой устойчивой ядерной реакции, первой созданной людьми, 2 декабря 19 года.42, на корте для сквоша под трибунами Stagg Field в Чикагском университете.

По прозвищу «Чикагская свая-1», первый в мире ядерный реактор положил начало атомному веку и имеет сложное наследие, в том числе рост как ядерной энергии, так и ядерного оружия.

Перейти к разделу:

• Как появился первый ядерный реактор?
• Как выглядел первый ядерный реактор?
• Как работал первый ядерный реактор?
• Что произошло в день первой цепной ядерной реакции?
• Что случилось с реактором потом?
• Как реактор привел к созданию первой атомной бомбы?
• Каково наследие первого ядерного реактора?
• Сможете ли вы посетить место первой ядерной реакции?

Как появился первый ядерный реактор?

По мере того, как физики приближались к пониманию природы атома в 1930-х годах, становилось все более очевидным, что при расщеплении атомов может высвобождаться большое количество энергии. В 1939 году Альберт Эйнштейн и Лео Силард в соавторстве написали письмо президенту США Франклину Д. Рузвельту, в котором объясняли, что открытие может быть превращено в мощное оружие и что у нацистских ученых, вероятно, есть для этого инструменты.

Это положило начало Манхэттенскому проекту Соединенных Штатов, сверхсекретной научной миссии, целью которой было узнать, как расщепить атом и использовать его энергию. Но одним из первых пунктов в списке было выяснить, возможно ли вообще создать и контролировать цепную ядерную реакцию.

Проект решил объединить эти усилия в одном месте. Поскольку в Чикаго проживало большое количество ведущих физиков и химиков, он располагался в центре, вдали от обоих побережий, и имел пространство и жилье для проекта, штаб-квартира проекта ядерного реактора находилась в Чикагском университете и носила кодовое название «Металлургическая лаборатория».

Металлургической лабораторией руководил профессор Артур Холли Комптон, лауреат Нобелевской премии и декан факультета физических наук Калифорнийского университета в Чикаго. Сотни людей были завербованы, чтобы «помочь военным действиям», хотя большинству из них очень мало рассказали о деталях.

После серии небольших экспериментов для проверки концепции началась работа над реактором, который фактически поддерживал бы цепную реакцию. Первоначально планировалось построить его к западу от города Чикаго, но трудности со строительством замедлили прогресс, поэтому Комптон решил, что они будут строить реактор там, где до этого момента проводились многие эксперименты — старое поле для игры в сквош под ним. заброшенные футбольные трибуны Stagg Field в Чикагском университете.

Обсуждается, знал ли президент Чикагского университета Роберт Мейнард Хатчинс о проведении эксперимента, хотя Комптон сказал, что не сказал ему об этом. Мэр Чикаго и другие выборные должностные лица не были уведомлены.

Как выглядел первый ядерный реактор?

Сам реактор, получивший прозвище «Чикагская свая-1» или сокращенно СР-1, представлял собой груду графитовых блоков высотой 20 футов, усеянную сотнями более мелких блоков урана.

Бригады

работали круглосуточно в течение двух недель, очищая графит и уран, укладывая блоки в 57 слоев в точных положениях и подгоняя отверстия под кадмиевые регулирующие стержни. Закончили вечером 1 декабря 1942 года.

Как работал первый ядерный реактор?

Ядерный реактор предназначен для расщепления атомов. Некоторые элементы, такие как уран, со временем естественным образом испускают частицы, называемые нейтронами. Принцип работы ядерного реактора заключается в размещении урана в правильных положениях, чтобы нейтроны из урана попали в 9 атомов.0156 других атомов урана и заставляют их расщепляться и выбрасывать больше нейтронов, которые расщепляют другие атомы. Вот почему это называется цепной реакцией. Но все должно быть расположено под правильным углом, чтобы реакция продолжалась.

Инженеры могут управлять реакцией, вставляя стержни из вещества, поглощающего нейтроны, что замедляет или останавливает цепную реакцию.

Что произошло в день первой цепной реакции?

2 декабря 19 г. 42 группа из 49 ученых собралась для проведения теста на критичность. По словам тех, кто там был, это был медленный и тихий процесс: Ферми приказал операторам медленно перемещать управляющие стержни, и их инструменты щелкнули, чтобы записать количество нейтронов.

В 15:53 ​​они зафиксировали, что впервые в истории была достигнута самоподдерживающаяся цепная ядерная реакция. Это заняло 28 минут.

В честь праздника пили вино Кьянти из бумажных стаканчиков, и многие из присутствующих расписывались на соломенной обертке пустой бутылки.

Что случилось с реактором потом?

После эксперимента реактор был разобран и перевезен в более удаленное место в лесном заповеднике за пределами Чикаго. После войны ученые и оборудование Металлургической лаборатории были реорганизованы и направлены на изучение мирного использования атомной энергии, став первой в стране национальной лабораторией — Аргоннской национальной лабораторией.

Как реактор привел к созданию первой атомной бомбы?

Чтобы создать атомную бомбу, Манхэттенскому проекту сначала нужно было доказать, что цепная реакция действительно работает так, как они предполагали.

Во-вторых, им нужно было построить больше и больше реакторов, чтобы создать правильный вид плутония и урана для использования в атомных бомбах. С этой целью Манхэттенский проект демонтировал Чикагский блок-1 и быстро перешел к строительству более крупных реакторов в Хэнфорде, штат Вашингтон, и Ок-Ридже, штат Теннесси, для производства урана и плутония. Основное научное руководство переместилось в Лос-Аламос, штат Нью-Мексико, где собрали и испытали бомбы.

В конечном итоге США сбросили на Японию две атомные бомбы: Хиросиму 6 августа 1945 года и Нагасаки 9 августа. Считается, что в результате двух взрывов погибло более 200 000 человек.

Что осталось от первого ядерного реактора?

Хотя сам эксперимент был недолгим, Чикагская куча-1 имела сложные и долговременные последствия во всем мире. Ядерное оружие изменило глобальную политику и альянсы; ядерная энергия в настоящее время производит 10 процентов электроэнергии в мире; и новые области исследований были открыты, поскольку исследователи использовали радиоактивные изотопы для лечения болезней и понимания того, как работает тело.

• Ядерное оружие:  В годы после Манхэттенского проекта США и Советский Союз потратили миллиарды долларов на создание тысяч ядерных бомб. На пике, в 1986 году, в шести странах мира насчитывалось около 70 000 единиц атомного оружия. Около 500 бомб были взорваны над землей для испытаний, прежде чем они были перемещены под землю в соответствии с договором 1963 года. Ядерное оружие продолжает сильно влиять на глобальную политику и альянсы; по состоянию на 2020 год в мире осталось около 13000 человек.

• Часы Судного дня и Бюллетень ученых-атомщиков: обратный отсчет часов Судного дня до полуночи как метафора того, насколько человечество близко к гибели от собственной руки. Сегодня он вырос, чтобы включить в свои расчеты, среди прочего, изменение климата и биологические угрозы.

• Ядерная энергия:  Другим непосредственным применением ядерных реакторов было производство электроэнергии. Правительство США быстро создало национальные лаборатории для разработки ядерных реакторов для получения энергии. Реактор, построенный Аргоннской национальной лабораторией, произвел первое в мире полезное количество электроэнергии из ядерной энергии 20 декабря 1951 года, зажег цепочку из четырех лампочек. Сегодня около 20% электроэнергии в США вырабатывается ядерными реакторами, а во всем мире — 10%. Хотя разработка новых ядерных реакторов в Соединенных Штатах замедлилась в конце 20-го века, ядерная энергетика в последнее время стала вызывать больший интерес как источник безуглеродной электроэнергии.

• Химия и биология:  Появление ядерных реакторов помогло исследователям понять химию и биологию, создать новые виды материалов и лечить болезни человека. Реакторы могут производить радиоактивные изотопы, которые ученые использовали в качестве индикаторов для понимания метаболизма, того, как питательные вещества перемещаются в экосистемах и, среди прочего, как клетки создают ДНК. Реакторы также производят нейтроны, которые ученые могут использовать в качестве метода визуализации, чтобы видеть в мельчайших масштабах.

• Политика в области науки:  Чикагская свая-1 и Манхэттенский проект ознаменовали начало кардинальных изменений в том, как ведётся наука. После войны финансирование научных исследований и разработок в США стало поступать в основном от федерального правительства через Национальный научный фонд и Министерство энергетики, а не от отдельных благотворителей. Он также заложил основу для крупных совместных проектов, таких как Большой адронный коллайдер, LIGO и НАСА, на которые сегодня приходится большая часть расходов на научные исследования.

• Медицина:  Помимо открытий фундаментальной природы биологии, исследователи также сразу же увидели пользу для медицины. В начале 1950-х годов Комиссия по атомной энергии финансировала Аргоннскую онкологическую исследовательскую больницу (которая в 1973 году стала Институтом Франклина Маклина при Чикагском университете). Больница успешно стала пионером в использовании радиации для лечения рака, а позже усилия были расширены за счет включения радиологических инноваций в диагностику и лечение других заболеваний. Изотоп технеций-99 используется в миллионах процедур каждый год.

Сможете ли вы посетить место первой ядерной реакции?

Реактор был демонтирован вскоре после экспериментов Чикагской сваи-1 и перемещен к западу от города. Площадка для сквоша и старые футбольные трибуны, на которых она размещалась, были снесены несколько десятилетий назад и заменены библиотекой Джозефа Э. Регенштейна Чикагского университета и библиотекой Джо и Рики Мансуэто. (Люди иногда спрашивают, есть ли еще какой-либо риск радиоактивности, но это место было тщательно проверено, и никаких следов не осталось.