Атомна енергетика України і РПС - География - Скачать бесплатно
Вступ
Значення і місце атомної енергетики України
Атомна енергетика(АЕ) – енергетика, зв’язана з проблемами виробітку та
використання атомної енергії.
АЕ стала окремою галуззю енергетики після Другої світової війни.
Сьогодні вона відіграє важливу роль в електроенергетиці України.
Це зумовлено тим, що Україна належить до держав, недостатньо
забезпечених власним енергоресурсом.
Окремими видами палива країна забезпечена лише на 20-30% і тільки
вугіллям на 100%. Водночас Україна має найбільш енергомістьку економіку:
споживання умовного палива на душу населення у нас становить приблизно 6,5
т. Тоді як у США, Японії та країн західної Європи тільки 4,2-5,5 т.
Запаси горючих копалин в Україні обмежені, вони здатні задовольнити
потреби на протязі всього 100-150 років, тоді як атомні енергоносії (уран,
торій, літій), та використання реакторів нового покоління сприяють тому, що
запаси атомної енергетики стануть безмежними.
Протягом останніх років Україна зазнає великої енергетичної кризи,
викликаної прискореним розвитком енергомісткіх галузей господарського
комплексу безплатним і марнотратним використанням енергоносіїв, відсталими
технологіями, виснаженням і деградацією розвіданих покладів вугілля, нафти
і газу, через що, наприклад, відбуток нафти став знижуватись з 1970р., газу
і вугілля з 1975р.
Тільки роботу атомних електростанцій в Україні визначено як
задовільну. Сьогодні немає жодного надпланового простою блоків АЕС Найбільш
системно до осінню – зимового періоду готуються саме атомні електростанції.
Використання транспортабельного палива дає змогу розташовувати АЕС
незалежно вид паливно – енергетичного фактора та орієнтувати на споживача у
районах з напруженим паливно – енергетичним балансом. Приклад. Виплавляння
алюмінію завдяки Запорізький АЄС.
Велика перевага атомної енергетики перед енергетикою інших видив
вища енергоємність ядерного палива (в 2 млн. разів більша ніж нафти, в 3
млн. разів ніж вугілля).
. кращі економічні показники;
. не потребує кисню, якого на енергетичні потреби
використовується в 5 разів більше, ніж цього потребують усі
живі істоти;
запаси ядерного палива в 20 разів більше, ніж палива інших видів.
Відсоток ядерної енергетики і у виробництві енергії в Україні в 2000 році
становив 19% від загального виробітку
По даних експертів зараз на 40% електростанції (ТЕС,ГЕС) України
використовуються морально-застаріле обладнання, що в 2010 році призведе до
різкого зниження виробництва електроенергії.
Атомна енергетика України працює і над тим, щоб збільшити виробництво
рідкого палива: вилучені з обробітку надмірно забруднені радіонуклідами
землі використовуються для вирощування ріпаку, зерна, картоплі та інших
культур і виробництва з них спирту які можна додавати до бензину.
Калорійність такого палива набагато вища, ніж одного бензину.
Економічна комісія ООН зробила важливий висновок: існує пряма
залежність рівня економічного розвитку енергетики.
Якщо через 100 років відбудеться збільшення народонаселення в Україні
навіть в 5 разів, то практично задовольнити потреби людей в їжі можливо
буде тільки тоді, коли енергопостачання дасть можливість довести урожаї до
високого рівня, тобто не їжа, а енергія може бути гальмом усунення голоду
із життя людства. В цих умовах постає питання: який вид енергії самий
економічний, безпечний і самий чистий? На розвиток якої галузі направити
основні засоби.
Виробіток електроенергії не єдина область застосування ядерно-
енергетичних установок. Не менше важлива й інша їхня спеціалізація - для
виробництва промислового і побутового тепла. Нагадаємо, що, наприклад, в
Україні на ці потреби витрачається ? що добуваються пальних копальневих.
Таким чином, електроенергетика є лише одним із багатьох, але не головним
споживачем копальневого палива. Серед інших у першу чергу необхідно назвати
енергоємні процеси в металургійної, нафтової, хімічної промисловості.
На металургійних заводах опукло виявляється екологічна перевага
атомної енергії. Зникають тисячотонні викиди вуглекислого газу і сірчистого
ангідриду, неминуче традиційним властивим засобам виплавки чавуна і стали.
У тисячу разом зменшується надходження шкідливих відходів у воду, у
повітря, у землю.
Перспективно застосування ядерної енергії в інших областях - для
виробництва цинку, алюмінію, у підземній газифікації, при видобутку
крекінга і риформінгу нафти, у хімічній індустрії (виробництво хром
звинувачувала, етилену, аміаку), одержання ароматних вуглеводів. Немає
сумніви, що в області мирного використання атомної енергії в найближчі роки
будуть включені нові галузі, техніки і виробництво.
Сучасні темпи енергоспоживання складають приблизно 0,5 Q у рік, проте
вони ростуть у геометричній прогресії. Так, у першій чверті такого
тисячоріччя енергоспоживання, за прогнозами, складе 1 Q у рік. Отже, якщо
навіть врахувати, що темпи росту споживання електроенергії декілька
скоротяться через удосконалювання енергозберігаючих технологій, запасів
енергетичної сировини вистачить, як було вже зазначено, максимум на 100
років.
Проте положення збільшується ще і невідповідністю структури запасів і
споживання органічної сировини. Так, 80% запасів органічного палива
припадає на вугілля і лигниты і лише 20% на нафту і газ, у той час як 8/10
сучасного енергоспоживання припадає на нафту і газ. Отже, тимчасові рамки
ще більш звужуються.
Альтернативою органічному паливу і поновлюваному джерелу енергії є
гідроенергетика. Проте і тут джерело енергії достатньо сильно обмежений. Це
пов'язано з тим, що значні ріки, як правило, сильно віддалені від
промислових центрів або їхніх потужностей практично цілком використані.
Таким чином, гідроенергетика, у дійсний момент забезпечивающая біля 10%
виробництва енергії у світі, не зможе істотно збільшити цю цифру.
Величезний потенціал енергії Сонця (порядку 10 Q у середньому в добу)
міг би теоретично забезпечити усі світові потреби енергетики. Але якщо
віднести цю енергію на один квадратний метр поверхні Землі, то середня
теплова потужність утвориться не більш 200 Вт/м, або біля 20 Вт/м
електричної потужності при КПР перетворення в електроенергію 10%. Це,
очевидно, обмежує можливості сонячної енергетики при створенні
електростанцій великої потужності (для станції потужністю 1 млн. кВт площа
сонячних перетворювачів повинна бути біля 100 км ). Принципові трудності
виникають і при аналізі можливостей створення генераторів великої
потужності, що використовують енергію вітру, припливи і відливи в океані,
геотермальну енергію, біогаз, рослинне паливо і т.д. Все це призводить до
висновку про обмеженість можливостей розглянутих так називаних
“відтворених” і щодо екологічно чистих ресурсів енергетики, принаймні, у
щодо близькому майбутньому. Хоча ефект від їхнього використання при рішенні
окремих приватних проблем енергозабезпечення може бути вже зараз дуже
вражаюча, сумарна частка відтворених ресурсів у найближчі 40 50 років не
перевищить 15 20%.
Звичайно, існує оптимізм із приводу можливостей термоядерної енергії
й інших ефективних засобів одержання енергії, інтенсивно досліджуваних
наукою, але при сучасних масштабах енерговиробництва, при практичному
освоєнні цих можливих джерела буде потрібно декілька десятків років через
високої капіталоємності (до 30% усіх капітальних витрат у промисловості
потребує енергетика) і відповідної інерційності в реалізації проектів. Так
що в перспективі до середини такого сторіччя можна орієнтуватися на
істотний внесок у світову енергетику лише тих нових джерел, для котрих уже
сьогодні вирішені принципові проблеми масового використання і створена
технічна база для промислового освоєння. Єдиним тут конкурентом
традиційному органічному паливу може бути тільки ядерна енергетика, що
забезпечує вже зараз біля 20% світового виробництва електроенергії з
розвитою сировинною і виробничою базою для подальшого розвитку галузі.
Розділ I.
Особливості і фактори розміщення атомної енергетики України
На усе більш конкурентному і багатонаціональному глобальному енергетичному
ринку ряд найважливіших чинників буде впливати не тільки на вибір виду
енергії, але також і на ступінь і характер використання різних джерел
енергії. Ці чинники містять у собі:
. оптимальне використання наявних ресурсів;
. скорочення сумарних витрат;
. зведення до мінімуму екологічних наслідків;
. переконливу демонстрацію безпеки;
. задоволення потреб національної і міжнародної політики.
Для ядерної енергії ці п'ять чинників визначають майбутні стратегії в
області паливного циклу і реакторів. Ціль полягає в тому, щоб оптимізувати
ці чинники.
Хоча досягнення визнання з боку громадськості не завжди включалося в якості
найважливішого чинника, у дійсності цей чинник є життєво важливим для
ядерної енергії. Необхідно відкрито і вірогідно ознайомити громадськість і
осіб, що приймають рішення, із реальними вигодами ядерної енергетики. У
такому нижче обговоренні утримуються елементи переконливої аргументації.
Небажання громадськості , що росте, особливо в промислово розвитих країнах,
погоджуватися з запровадженням нових промислових установок позначається на
політику в усім енергетичному секторі і впливає на здійснення всіх проектів
енергетичних установок.
1. Максимальне використання ресурсів
Відомі і ймовірні запаси урану і цирконію в Україні повинні забезпечити
достатнє постачання ядерним паливом у короткостроковому і
середньостроковому плані, навіть якщо реактори будуть працювати головною
уявою з однократними циклами, що передбачають поховання палива, що
відпрацював. Проблеми в паливозабезпеченні атомної енергетики можуть
виникнути лише до 2030 року за умови розвитки і збільшення до цього часу
атомних энергопотужності. Для їхнього рішення будуть потрібні розвідка й
освоєння нових родовищ урану, виробництво ядерного палива на території
України, використання накопичених збройного й енергетичного плутонію й
урану, розвиток атомної енергетики на альтернативних видах ядерного палива.
Одна тонна збройового плутонію по теплотворному еквіваленті органічного
палива при “згоранні” у теплових реакторах у відкритому паливному циклі
відповідає 2,5 млрд. куб. м. природного газу. Наближена оцінка показує, що
загальний енергетичний потенціал збройової сировини, із використанням у
парку АЕС також реакторів на швидких нейтронах: запровадження нових
технологій (термоядерна енергетика), яка використовує тільки дейтерій – dd-
реакція, приводить до якісно нових впливів на оточуєще середовище і може
відповідати виробітку 12-14 трлн. кіловат-годин електроенергії і заощадити
в електроенергетиці біля 3,5 трлн. кубометрів природного газу. Проте в
міру росту попиту на уран і зменшення його запасів, обумовленого
необхідністю задовольняти потреби потужностей атомних станцій , що
ростуть, виникне економічна необхідність оптимального використання урану
таким чином, щоб вироблялася вся на одиницю , що содержащаяся
потенційно в ньому енергія , кількості руди. Існують різноманітні засоби
досягнення цього в ході процесу збагачення і на етапі експлуатації. У
довгостроковому плані будуть потрібні повторне використання напрацьованих
матеріалів , що діляться , у теплових реакторах і упровадження швидких
реакторів-множителей.
Потреби в інвестиціях відповідно до результатів СДАРЕ (млрд. доларів)(СДАРЕ
- Спільне дослідження альтернатив розвитку електроенергетики)
| |Високе енергоспоживання|Низьке енергоспоживання |
| |Виробництво |електроенергії |
|1995-2000 рр |21-26 |9-10 |
|2001-2005 рр |25-32 |14-20 |
|Усього |46-58 |23-30 |
| |Энерго |заощадження |
|1995-2000 рр |3-4 |2-3 |
|2001-2005 рр |5-11 |3-8 |
|Усього |8-15 |5-11 |
| |Передача |енергії |
|1995-2000 рр |2-3 |1-3 |
|2001-2005 рр |5-5 |3-5 |
|Усього |7-8 |4-8 |
| |Сумарні |потреби |
|1995-2000 рр |26-34 |12-16 |
|2001-2005 рр |35-48 |20-33 |
|Усього |61-81 |32-49 |
2. Досягнення максимальної економічної вигоди
Оскільки витрати на паливо щодо низькі, для загальної економічної
життєздатності ядерної енергії дуже важливо скорочення сумарних витрат за
рахунок зниження витрат на розробку, вибір площадки, спорудження,
експлуатацію і початкове фінансування. Усунення непевностей і мінливості
вимог ліцензування, особливо перед запровадженням в експлуатацію, дозволило
б здійснити більш прогнозовані стратегії капіталовкладень і фінансові
стратегії.
3. Досягнення максимальної екологічної вигоди
Хоча ядерна енергія з погляду обсягів споживаного палива, викидів і
відходів , що утворяться , має явні переваги в порівнянні з теперішніми
системами, що використовують копальневі види палива, подальші заходи для
зм'якшення відповідних екологічних проблем можуть зробити значний вплив на
відношення громадськості.
Порівняльні дані по паливу й відходам (тонн у рік для електростанції
потужністю 1000 МВт)
|Атомна станція:| паливо : | 27 (160 т. природного урану в рік)|
| | Відходи : | 27 високоактивні |
| | | 310 середньоактивні |
| | | 460 низькоактивні |
| | | |
| Станція | паливо: | 2,600,000 [5 поїздів (1400 т. у |
|на розі: | |день)] |
| | Відходи: | 6,000,000 CO2 |
| | | 44,000 SO2 |
| | | 22,000 NOn |
| | | 320,000 приски (включаючи 400 т. |
| | |важких токсичних металів) |
Оскільки загальний вплив ядерного паливного циклу на здоров'я людей і
навколишнього середовища є невелика, увага буде спрямована на поліпшені
методи в області радіоактивних відходів. При цьому була б зроблена
підтримка цілям стійкого розвитку й у той же час підвищена
конкурентноздатність у порівнянні з іншими джерелами енергії, для котрих
також повинні належним чином вирішуватися питання відходів. У реакторні
системи й у паливні цикли можуть бути внесені зміни, що поведуть до
мінімуму утворення відходів. Будуть уводитися проектні вимоги по зменшенню
кількостей відходів і такі методи скорочення обсягів відходів, як
компактування.
4. Максимальне підвищення безпеки реакторів
Ядерна енергетика в цілому має відмінні показники безпеки: в Україні
функціонує 5 АЕС, на яких встановлено 11 енергоблоків, що працюють у
середньому більш ніж по 20 років. Проте чорнобильська катастрофа показала,
що дуже важка ядерна аварія може призвести до радіоактивного забруднення в
масштабах країни і регіону. Хоча питання безпеки й екології стають
найважливішими для всіх джерел енергії, багато хто сприймають ядерну
енергетику як особливо й органічно небезпечну. Стурбованість із приводу
безпеки в сполученні з відповідними регламентаційними вимогами буде
найближчим часом як і раніше робити сильний вплив на розвиток ядерної
енергетики. З метою зниження масштабів реальних і можливих аварій на
установках буде здійснений ряд підходів. Надзвичайно ефективні бар'єри
(такі, як подвійні захисні оболонки) знизять можливість значних
радіологічних наслідків аварій за межами площадок до вкрай низького рівня,
усуваючи необхідність у планах аварійних дій. Підвищення характеристик
цілісності корпуса реактора і реакторних систем також дозволить знизити
можливість виникнення наслідків на площадці. Внутрішня безпека конструкцій
і технологічних процесів на станціях може бути підвищена скоріше шляхом
умикання пасивних функцій безпеки, чим активних систем захисту. У якості
життєздатного варіанта можуть з'явитися високотемпературні
газоохолоджувальні реактори, що використовують керамічне графітне паливо з
високою теплостійкістю і цілісністю, що знижує можливість викиду
радіоактивного матеріалу.
Висновок:
Такі фактори, як
- економічність;
- мобільність;
- міцність;
- достатність в ресурсному відношенні атомної енергетики роблять
її основною енергетикою майбутнього.
Розділ II.
Основні етапи і сучасні проблеми розвитку атомної енергетики України
За 40 років розвитку атомної енергетики у світі побудовано біля 400
енергоблоків у 26 країнах світу із сумарною енергетичною модністю біля 300
млн. кВт. Основними перевагами атомної енергетики взагалі, і в Україні
також є висока кінцева рентабельність і відсутність викидів в атмосферу
продуктів згорання (із цього погляду вона може розглядатися як екологічно
чиста), основними хибами потенційна небезпека радіоактивного зараження
навколишнього середовища продуктами розподілу ядерного палива при аварії і
проблема переробки використаного ядерного палива.
Як і в кожній новій галузі, в атомній енергетиці проблем вистачає.
Розглянемо це, порівнюючи плюси і мінуси атомної енергетики.
1. За 10 місяців нинішнього року атомні станції виробили
електроенергії (60,63 млрд. кВт. год. 43,9% загального
виробництва). Через невчасні поставки свіжого ядерного палива
(відсутність коштів для обов’язкових платежів за поставки
російського ядерного палива) Атомні блоки простоюють у ремонтах,
внаслідок чого недовироблена електроенергія на суму близько 200
млн. грн.
2. За останні 15 років основний приріст електрогенеруючої потужності
України забезпечувався за рахунок розвитку атомної енергетики.
Частка атомних електростанцій встановленої потужності всіх
електричних станцій країни досягла приблизно 24 відсотка (12,8 млн.
кВт.). Проблема. Швидкий і безальтернативний розвиток атомної
енергії призвів до згортання розвитку і переозброєння теплової
енергетики на базі використання органічного палива.
3. Витрати на експлуатацію АЕС в десятки разів менший, ніж на ГЕС та
ТЕЦ, тому, що собівартість інфраструктури для проживання
оперативного та ремонтного персоналу обладнання для технічного
обслуговування і інше в декілька разів менше. Проблема. АЕС
створюють потенційну небезпеку радіоактивного забруднення в
Україні. 45 відсотків території та половина населення може
опинитись в зонах радіоактивного забруднення.
4. Собівартість електроенергії.
|Вид |Ціна, грн. за кВт. рік. |
|Атомні |0,034
|
