Атомные электрические станции

         В число специфичных требований  к компоновке оборудования АЭС  входят: минимально возможная протяжённость  коммуникаций, связанных с радиоактивными  средами, повышенная жёсткость  фундаментов и несущих конструкций  реактора, надёжная организация  вентиляции помещений. На рис.  показан разрез главного корпуса  Белоярской АЭС с канальным  графито-водным реактором. В реакторном зале размещены: реактор с биологической защитой, запасные ТВЭЛы и аппаратура контроля. АЭС скомпонована по блочному принципу реактор — турбина. В машинном зале расположены турбогецераторы и обслуживающие их системы. Между машинным и реакторным залами размещены вспомогательное оборудование и системы управления станцией. 
 

                                               3.Достоинства и недостатки АЭС. 

Главное преимущество — практическая независимость от источников топлива из-за небольшого объёма используемого топлива, например 54 тепловыделяющих сборки общей  массой 41 тонна на один энергоблок с  реактором ВВЭР-1000 в 1-1,5 года (для  сравнения, одна только Троицкая ГРЭС мощностью 2000 МВт сжигает за сутки  два железнодорожных состава  угля). Расходы на перевозку ядерного топлива в отличие от традиционного, ничтожны. В России это особенно важно в европейской части, так как доставка угля из Сибири слишком дорога.

Огромным преимуществом  АЭС является её относительная экологическая  чистота. На ТЭС суммарные годовые выбросы вредных веществ, в которые входят сернистый газ, оксиды азота, оксиды углерода, углеводороды, альдегиды и золовая пыль, на 1000 Мвт установленной мощности составляют от примерно 13 000 тонн в год на газовых до 165 000 на пылеугольных ТЭС. Подобные выбросы на АЭС полностью отсутствуют. ТЭС мощностью 1000 МВт потребляет 8 миллионов тонн кислорода для окисления топлива, АЭС же не потребляют кислорода вообще. Кроме того, больший удельный (на единицу произведенной электроэнергии) выброс радиоактивных веществ даёт угольная станция. В угле всегда содержатся природные радиоактивные вещества, при сжигании угля они практически полностью попадают во внешнюю среду. При этом удельная активность выбросов ТЭС в несколько раз выше, чем для АЭС. Единственный фактор, в котором АЭС уступают в экологическом плане традиционным КЭС — тепловое загрязнение, вызванное большими расходами технической воды для охлаждения конденсаторов турбин, которое у АЭС несколько выше из-за более низкого КПД, однако этот фактор важен для водных экосистем, а современные АЭС в основном имеют собственные искусственно созданные водохранилища-охладители или вовсе охлаждаются градирнями. Также некоторые АЭС отводят часть тепла на нужды отопления и горячего водоснабжения городов, что снижает непродуктивные тепловые потери, существуют действующие и перспективные проекты по использованию «лишнего» тепла в энергобиологических комплексах (рыбоводство, выращивание устриц, обогрев теплиц и пр.). Кроме того в перспективе возможно осуществление проектов комбинирования АЭС с ГТУ, в том числе в качестве «надстроек» на существующих АЭС, которые могут позволить добиться аналогичного с тепловыми станциями КПД.

Для большинства  стран, в том числе и России, производство электроэнергии на АЭС  не дороже, чем на пылеугольных и  тем более газомазутных ТЭС. Особенно заметно преимущество АЭС в стоимости производимой электроэнергии во время так называемых энергетических кризисов, начавшихся с начала 70-х годов. Падение цен на нефть автоматически снижает конкурентоспособность АЭС.

Затраты на строительство  АЭС находятся примерно на таком  же уровне, как и строительство  ТЭС, или несколько выше.

Главный недостаток АЭС — тяжелые последствия  аварий, для исключения которых АЭС  оборудуются сложнейшими системами  безопасности с многократными запасами и резервированием, обеспечивающими  исключение расплавления активной зоны даже в случае максимальной проектной  аварии (местный полный поперечный разрыв трубопровода циркуляционного  контура реактора).

Серьёзной проблемой  для АЭС является их ликвидация после  выработки ресурса, по оценкам она  может составить до 20% от стоимости  их строительства.

По ряду технических  причин для АЭС крайне нежелателен  режим работы в манёвренных режимах, то есть покрытие переменной части  графика электрической нагрузки. 

                                     4.Перспективы развития АЭС. 

            Исходя из перспектив глобального преобразования мировой энергетики, наиболее перспективными можно считать, пожалуй, пять основных известных в настоящее время науке типов реакторов:

     Высокотемпературный энергетический ядерный реактор  на газообразном топливе (ГФЯР), являющийся реактором на тепловых нейтронах, в  котором делящееся вещество (235U, 233U) в составе газообразного гексафторида урана или в виде испаренного металлического урана расположено в центральной зоне полости (цилиндрической или сферической), образованной твердым замедлителем-отражателем нейтронов (Be, BeO, C или их комбинацией). Перспективность ГФЯР связана со следующим:

• возможность получения большой мощности;
• коэффициент воспроизводства, превышающий единицу;
• высокая температура нагрева рабочей среды (более 10000 К);
• малая критическая масса (десятки килограмм делящегося вещества);
• возможность циркуляции делящегося вещества и его очистка в системе циркуляции.

     Из  этого следует:

• высокая эффективность использования горючего;
• минимальные затраты на топливный цикл;
• повышенная безопасность;
• высокая экономичность;
• широкий диапазон использования.

     Вихревые  ядерные реакторы на тепловых и быстрых  нейтронах.

     Вихревой  реактор состоит из вихревой камеры, внутри которой, благодаря вихревому  движению введенного тангенциально  теплоносителя образуется устойчивый центробежный кипящий слой мелкодисперсного твердого и жидкого ядерного топлива. Благодаря целому ряду положительных  свойств этого слоя энергетический вихревой ядерный реактор обладает некоторыми преимуществами по сравнению с реакторами с фиксированными активными зонами. С помощью этого типа реакторов с высоким коэффициентом воспроизводства на быстрых нейтронах можно коренным образом изменить структуру топливного баланса и создать возможность практически неограниченного развития ядерной энергетики, поскольку преодолевается кризис ресурсов природного урана в будущем. 
 

        5.НЕОБХОДИМОСТЬ РАЗВИТИЯ АТОМНОЙ ЭНЕРГЕТИКИ В БЕЛАРУСИ

     По  данным Международного агентства ООН  по атомной энергии (МАГАТЭ), более 18% электроэнергии, вырабатываемой в мире, производится на ядерных реакторах. В отличие от электростанций, работающих на органическом топливе, АЭС не выбрасывают  в атмосферу загрязняющих веществ, которые негативно влияют на здоровье людей, являются причиной образования  смога и разрушительно воздействуют на озоновый слой.

       Стоимость электричества, произведенного  на АЭС, ниже, чем на большинстве  электростанций иных типов. В  мире насчитывается около 440 ядерных  реакторов общей мощностью свыше  365 тыс. МВт, которые расположены  более чем в 30 странах. Только  в 2000–2005 гг. в строй введено  30 новых реакторов. В настоящее  время в 12 странах строится 29 реакторов  общей мощностью около 25 тыс.  МВт.

       Атомная энергетика успешно преодолела  кризис после чернобыльской катастрофы. Вероятность тяжелых аварий на  АЭС нового поколения практически  сведена к нулю. Многоуровневые  системы безопасности современных  реакторов не позволяют техническим  сбоям перерасти в серьезные  повреждения (даже в случае  гипотетической аварии с расплавлением  активной зоны реактора). По экспертным  оценкам МАГАТЭ, предполагается  строительство к 2020 году до 130 новых энергоблоков.

       Во исполнение Указа Президента  Республики Беларусь от 12 ноября 2007 г. № 565 «О некоторых мерах  по строительству атомной электростанции»  в республике системно осуществляется  реализация соответствующих конкретных  организационно-правовых, научно-исследовательских  и проектно-изыскательских мероприятий.

       Собственная АЭС позволит Беларуси  решить ряд стратегически важных  задач:

     1. Обеспечить  дополнительные гарантии укрепления  государственной независимости  и экономической самостоятельности  Беларуси (возведение атомной электростанции позволит снизить потребность государства в импортных энергоносителях почти на треть);

     2. Снизить  уровень использования природного  газа в качестве энергоресурса  (ввод в действие АЭС в Беларуси  позволит уйти от однобокой  зависимости нашей экономики  от поставок российского газа  и приведет к экономии около  4,5 млн. м3  газа в год);

     3. Строительство  АЭС в Беларуси рассматривается  как вариант диверсификации поставщиков  и видов топлива в топливно-энергетическом  балансе страны;

     4. Атомная  энергетика открывает новые возможности  для развития национальной экономики;

     5. Строительство  АЭС будет способствовать экономическому  и социальному развитию региона  размещения АЭС;

     6. Опыт, приобретенный при строительстве  АЭС, в перспективе позволит  использовать промышленный и  кадровый потенциал страны при  возведении объектов ядерной  энергетики как в республике, так и за рубежом;

     7. Введение  в энергобаланс АЭС позволит  снизить выбросы парниковых газов  в атмосферу.

     Организует  и координирует деятельность по строительству  белорусской атомной электростанции Министерство энергетики Республики Беларусь.

     Подготовка  к строительству атомной электростанции в Беларуси проходит в тесном взаимодействии с Международным агентством по атомной  энергии.

     31 января 2008 г. Президент Республики Беларусь  подписал постановление Совета  Безопасности № 1 «О развитии  атомной энергетики в Республике  Беларусь». В соответствии с  принятым решением в стране  будет осуществлено строительство  атомной электростанции суммарной  электрической мощностью 2 тыс.  МВт с вводом в эксплуатацию первого энергетического блока в 2016 году, второго – в 2018-м.

     По  расчетам Национальной академии наук Беларуси, введение в энергобаланс АЭС суммарной электрической  мощностью 2 тыс. МВт позволит удовлетворить  около 25% потребности страны в электроэнергии и приведет к снижению ее себестоимости  на 13% за счет сокращения затрат на топливо.В феврале 2008 г. в Беларуси начала работу миссия МАГАТЭ по вопросам подготовки персонала для будущей АЭС, принято решение о формировании национальной системы подготовки специалистов в области ядерной энергетики.

     В общественном мнении Беларуси набирает силу тенденция  к росту поддержки развития атомной  энергетики. 54,8% респондентов проведенного в республике исследования на вопрос «Должна ли Беларусь иметь и развивать  ядерную энергетику?» ответили положительно, 23% – отрицательно. 

     Решение о строительстве атомной электростанции зависит от многих факторов. Определяющими  среди них являются экономическая  целесообразность и технические  возможности развития атомной энергетики в стране.

     В Республике Беларусь, наиболее пострадавшей в  результате аварии на Чернобыльской  АЭС, вопросу экономического и технического обоснования строительства атомной  электростанции придается особое значение.

     О необходимости  возведения в Беларуси собственной  АЭС специалисты заговорили еще  в начале 1997 года. С тех пор  исследования на эту тему практически  не прекращались.

     Для Беларуси – страны, имеющей динамичную экономику и в то же время испытывающей острую нехватку собственных топливно-энергетических ресурсов, развитие атомной энергетики имеет стратегическое значение в  обеспечении энергетической безопасности и экономической независимости.

     В Республике Беларусь доля импортируемых энергоресурсов составляет сегодня около 85%. Практически  весь потребляемый в стране газ, а  также большая часть нефти  завозятся из одного государства  – Российской Федерации. Зависимость  от единственного поставщика подрывает  энергетическую безопасность республики. Кроме того, на оплату импортируемых  энергоресурсов расходуется значительная часть бюджета государства.

     Строительство собственной атомной электростанции позволит снизить зависимость от импорта энергоресурсов и обеспечить республику относительно дешевой электроэнергией.

     По  расчетам Национальной академии наук Беларуси, введение в энергобаланс АЭС суммарной электрической  мощностью 2 тыс. МВт позволит удовлетворить  около 25% потребности страны в электроэнергии и приведет к снижению ее себестоимости  на 13% за счет сокращения затрат на топливо.

     В соответствии с целевыми установками социально-экономического развития Республики Беларусь, определенными  в программных документах, до 2015 года объем валового внутреннего  продукта в нашей стране должен возрасти более чем в 2 раза. Такое увеличение ВВП не может не вызвать роста  потребления электроэнергии. В этих условиях Беларуси экономически целесообразно  включить в энергобаланс атомную  энергетику, которая вполне может стать конкурентоспособной по отношению к использующей органическое топливо традиционной энергетике.