Прошло около десяти лет после взрыва первых ядерных бомб, когда ядерная энергия начала входить в практику для мирных целей. Ядерная энергия значительно расширила мирное применение за последние 30 лет. Две ее технологии (для разрушительного применения и для мирных целей) близко связаны.
Известно, что ядерная энергетика прочно заняла своё место в мировом балансе энергопроизводства и её доля составляет примерно 17 % в общем производстве электроэнергии. Парк АЭС в мире включает 439 действующих энергоблоков, которые обеспечивают:
- в США – 705916 ГВт/ч
- во Франции – 397172 ГВт/ч
- в Японии — 297395 ГВт/ч
- в Германии – 161702 ГВт/ч
- в России – 108792 ГВт/ч
Интересно отметить, что в России 9 атомных электростанций (29 энергоблоков) в общем объёме производства электроэнергии обеспечивает примерно 11 – 12 % в том числе:
- в Центральной Европейской части – 25 %;
- на Северо–Западе (г. г. С. — Петербург) – 65 %;
- в Сибири и на Дальнем Востоке – 1 %.
Поэтому для Сибири и Дальнего Востока, где отмечается большой дефицит электроэнергии и тепла, ядерная энергетика – единственный выход в создавшейся ситуации. В этом сегодня, когда ослабла напряжённость, сложившаяся после Чернобыльского взрыва и нештатной ситуации в г. Северске, никто не сомневается. Стало ясно, что для таких регионов, удалённых от традиционных источников сырья и вынужденных затрачивать баснословные суммы на транспортировки миллионов тонн угля, нефти, ядерная энергетика – энергетика будущего.
Противники ядерной энергетики в области в качестве основного негативного аргумента выдвигают потенциальную опасность радиоактивного загрязнения больших территорий вокруг Сибирского Химического Комбината. Действительно, любой ЯТЦ – объект всегда представляет потенциальную радиационную опасность. Однако постоянный жёсткий радиационный контроль, осуществляемый специальными службами СХК, а также высокая культура производства и систематическое совершенствование технологии привели к тому, что радиационная обстановка характеризуется на уровне 8 – 11 мкР/час. Даже в населённых пунктах Наумовка, Георгиевка радиационная обстановка в 2004 году была на уровне естественного фона и составляет 6 – 15 мкР/час.
В штаб-квартире ООН в Нью-Йорке по случаю пятидесятилетней годовщины обращения президента США Дуайта Эйзенхауэра к Генеральной Ассамблее ООН с речью «Атом для мира» состоялось совещание, посвященное мерам в области нераспространения ядерного оружия, принимаемым США и Российской Федерацией. Как известно 50 лет назад президент США предложил использовать ядерную энергию для мирных целей с тем, чтобы превратить эту разрушительную силу «в великое благо на пользу всего человечества». По его инициативе было создано Международное агентство по атомной энергии. Сегодняшнее совещание прошло под руководством министра Российской Федерации по атомной энергии Александра Румянцева и министра энергетики США Спенсера Абрахама. В нем приняли участие представители государств- членов ООН и неправительственных организаций. «Пуск в эксплуатацию в городе Обнинске в России в 1954 году первой в мире АЭС был фактически ответом на призыв Дуайта Эйзенхауэра.
Воздействие этого события на дальнейшее развитие атомной энергетики имело во много раз больший эффект, чем сама мощность этой станции»,— отметил Александр Румянцев. Он добавил, что сегодня энергетическое обеспечение жизнедеятельности человека является ключевым фактором его благополучия. По его мнению, качество жизни людей и степень развития экономики определяются уровнем потребления энергии и, в частности, электроэнергии. Министр России по атомной энергии подчеркнул, что развитие ядерной энергетики зависит от дальнейшего прогресса в обеспечении ее безопасности, повышения конкурентоспособности, решения вопросов обращения с радиоактивными отходами и от «способности ядерного сообщества правильно информировать общественность о состоянии ядерной энергетики». Виктор Румянцев напомнил о ратификация в мае этого года, как в России, так и в США, российско-американского Договора о сокращении стратегических наступательных потенциалов. Он отметил, что его цель — сокращение ядерных боезарядов, находящихся в расположении каждой страны, до 1700- 2200 единиц к 31 декабря 2012 года — демонстрирует приверженность двух стран ядерному разоружению. Я полностью поддерживаю эти заявления. Мне кажется, что атомная энергия должна использоваться исключительно в мирных целях, потому что в случае возникновения войны и применения ядерного оружия, последствия этого будут крушительны для человечества в целом.
Арктический регион России подвергается опасности радиоактивного загрязнения и степень этой опасности постоянно возрастает. Во многом это связано с наличием в регионе большого количества военных объектов, но испытаниям ядерного оружия и атомных военно-морских баз. В настоящее время отдельные территории Арктического региона России относятся к числу экологически неблагоприятных. Особое внимание при этом следует обратить на радиационную обстановку, которая на Кольском полуострове и в других областях Арктики грозит стать катастрофической. Можно выделить следующие источники потенциальной опасности радиоактивного загрязнения окружающей среды:
- энергетические ядерные установки КАЭС;
- атомный ледокольный флот;
- Северный флот (оснащенный подводными и надводными кораблями с ядерными энергетическими установками и несущий ядерное оружие);
- судоремонтные и судостроительные заводы как гражданского, так и военного профиля;
- испытания ядерного оружия на Новой Земле;
- подземные ядерные взрывы в "мирных" целях;
- предприятия, занимающиеся переработкой и утилизацией радиоактивны отходов и списанных подводных лодок;
- пункты захоронения радиоактивных отходов;
- затонувшие атомные корабли;
- последствия выпадения радиоактивных осадков после аварии.
Использование ЯИЭ в космосе только в тех случаях, когда их применение является безальтернативным. Разрешается использование ядерных реакторов и радиоизотопных генераторов как в ходе межпланетных полетов, так и на околоземных орбитах, в т.ч. на низких, если после выполнения рабочей части своего полета они хранятся на достаточно высоких орбитах (ДВО). ДВО означает, что продолжительность нахождения на ней обеспечивает распад продуктов деления до уровня радиоактивности актинидов. ДВО должна быть такой, чтобы свести к минимуму риск для нынешних и будущих космических полетов, а также вероятность столкновения с другими космическими объектами.
Разведанные запасы природного урана при широком применении технологии быстрых реакторов с замкнутым топливным циклом, в практическом использовании которой Россия обладает уникальным опытом, а также при использовании уран-плутониевого топлива в тепловых реакторах обеспечивают на несколько столетий поддержание ресурсного потенциала по обеспечению АЭС топливом.
Отмеченные обстоятельства являются фундаментом разработанной Минатомом "Стратегии развития атомной энергетики России", которая предусматривает увеличение общей установленной электрической мощности АЭС с 21,2 ГВт в 2000 году до 30 ГВт в 2010 году, до 50 ГВт в 2020 году и доведение мощностей АЭС до 60 ГВт к 2030 году. При этом доля атомной энергетики в производстве электричества возрастет до 33%.
При множестве полезных применений новые возобновляемые источники энергии из-за крайне низкой и неравномерной плотности ее потока пока не могут экономически конкурировать с тепловыми машинами в "большой" энергетике. Исключениями служат гидроэнергия и фотосинтез, где сами природные силы осуществляют концентрирование и аккумулирование потоков солнечной энергии. Но их применение имеет свои экологические и экономические ограничения.
Управляемому термоядерному синтезу еще предстоит техническая и экономическая реализация.
Полувековой практический опыт развития ядерных реакторов позволяет рассматривать их в качестве одного из реальных направлений энергетического развития. Но рост мировой энергетики, основанный на урановых тепловых нейтронах, ограничен ресурсами дешевого урана, а для энергетики большого масштаба не нашли пока убедительных решений проблемы безопасности АЭС и радиоактивных отходов.
Ряд специалистов Минатома России, однако, смотрит с оптимизмом на будущее ядерной энергетики.
Между тем, исследования последних лет показывают, что ядерная технология, отвечающая требованиям большой энергетики по безопасности и экономике, может быть создана, не уходя слишком далеко от того, что освоено в мирной и военной ядерной технике. Если в ближайшие годы заинтересованные государства осознают жизненную необходимость своевременного решения задачи и выберут определенную концепцию, ее техническая разработка и демонстрация могут быть выполнены в разумные сроки в пределах 10-15 лет.
Это откроет путь к созданию в XXI веке ядерной энергетики, берущей на себя существенную часть прироста мировых потребностей в топливе и энергии. Это соответствует росту ядерной энергетики от нынешнего уровня в 350 ГВт к середине века на порядок, а до конца века - еще в 2-3 раза.
Принципы выбора ядерной технологии следующего этапа вытекают из достаточно общих представлений об облике ядерной энергетике будущего.
При потреблении легководными реакторами около 180 тонн природного урана в год на 1 ГВт электрической энергии и ресурсах урана в 13 миллионов тонн, эти реакторы выработают приблизительно 50000 ГВтЧлет электроэнергии и произведут 2 миллиона тонн ОЯТ и от 15000 до 20000 тонн плутония. Повторное использование плутония в MOX-топливе легководных реакторов позволило бы на 20-25% увеличить топливные ресурсы реакторов. Но высокая стоимость использования MOX-топлива в тепловых реакторах не стимулирует расширение этих производств, а распространение в мире технологии, требующей извлечения плутония, увеличит риск распространения ядерного оружия. Малоэффективное сжигание плутония в тепловых реакторах ограничит или полностью закроет возможности создания на следующем этапе крупномасштабной ядерной энергетики на бридерах.
Многие развивающиеся страны проявляют интерес к тяжеловодным реакторам, позволяющим использовать природный уран и обеспечивающим независимость от поставщиков обогащенного урана. Увеличение их доли в ядерной энергетике первого этапа (сейчас 5%) приведет к некоторой экономии природного урана (примерно в 1,5 раза на реактор) и к увеличению производства плутония (примерно в два раза на реактор). Глубина выгорания топлива, в 4-6 раз меньшая в сравнении с легководными реакторами, увеличит накопление отработавшего топлива и потребности в его хранилищах. Тепловые реакторы разных типов, вероятно, найдут применение в более отдаленной перспективе, оказываясь предпочтительными в некоторых секторах энергопроизводства: малые и средние атомные станции для удовлетворения локальных нужд в тепле и электричестве удаленных районов, куда проведение линий электропередачи и доставка топлива затруднены и дороги, или технологических потребностей в высокотемпературном тепле. Для этого тепловые реакторы должны будут в дальнейшем перейти на топливный уран-ториевый цикл с коэффициентом воспроизводства 0,8-1 с покрытием дефицита в U-233 бридерами.
Но основной сферой применения ядерной энергии, наиболее вероятно, останется централизованное производство электричества на крупных АЭС мощностью масштаба 1 ГВт с его передачей в энергосети. Электричество остается наиболее универсальной и удобной для передачи и конечного использования формой энергии: его производство растет наиболее быстро и займет в XXI веке преобладающее место в потреблении топлива.
Накопленный (в том числе в России) опыт по строительству и эксплуатации высоковольтных линий электропередачи, а возможно, и освоение в XXI веке экономичных линий открывают возможности передачи электричества от крупных АЭС на тысячи километров и расширения его экспорта. По этим соображениям крупномасштабное развитие ядерной энергетики, предполагает строительство в основном крупных АЭС. Подобные масштабы возможны только на бридерах с коэффициентом воспроизводства больше единицы. Важнейшей задачей этого этапа является рентабельная и безопасная утилизация плутония, производимого реакторами первого этапа. В начале этого пути важной задачей является утилизация в MOX-топливе оружейного плутония. По физическим и техническим принципам конструкции и управления быстрые реакторы большой мощности с жидкометаллическим охлаждением проще легководных и других тепловых реакторов, к тому же обладают более высокой эффективностью использования топлива и энергии, а значит могут быть и дешевле, если для них будут найдены лучшие технические решения. Высокая стоимость первых быстрых реакторов и трудности с обеспечением безопасности были связаны с использованием в них химически высокоактивного натрия. Предотвращение его контакта с водой и воздухом при нормальной эксплуатации и в авариях требует трехконтурной схемы охлаждения, страховочного корпуса, сложных систем контроля и защиты парогенераторов, перегрузки топлива и влияет на вспомогательное оборудование и сооружения АЭС. Возможность возгорания и закипания натрия в авариях с учетом положительного эффекта реактивности не позволяет в полной мере реализовать присущие быстрым реакторам качества безопасности.
При оптимальном К = 1,05 к началу XXII века ядерные мощности могут достичь 8000 ГВт за счет избыточного воспроизводства плутония. Поэтому разработка новых бридеров может быть подчинена исключительно достижению экономичности и безопасности.