2. География крупнейших атомных электростанций мира

Однако независимо от проводимой странами политики, АЭС имеют собственную географию размещения, которая отображена на рисунке 2.2.

Из него вытекает, что, несмотря на то, что атомные электростанции есть во многих странах, количество крупных невелико – всего 12. Все они расположены компактно в пяти странах: США, Франции, Украине, России, Японии. Если рассматривать расположение АЭС в целом, то выделяются три «узла» расположения станций: Североамериканский, Европейский и Японский. Лидерами, как по количеству, так и по суммарной мощности, являются те же страны, где расположены мощнейшие АЭС. Однако многие крупные регионы, субрегионы и даже целые континенты выглядят на этом рисунке как «белые пятна». Подобное размещение объясняется уровнем социально-экономического развития стран, в первую очередь потому, что страны располагающие атомными станциями в большинстве своем относятся к группе высокоразвитых. Имеются также станции и в развивающихся странах, но это скорее исключение, чем правило. Еще один любопытный вывод, который можно сделать из рисунка 2.2 это то, что абсолютное большинство станций располагается в Северном полушарии. В Южном полушарии станции есть лишь в ЮАР, Аргентине, Бразилии. Т.е Север более насыщен АЭС, чем Юг. Что касается географических поясов, то из рисунка вытекает, что основная часть станций располагается в районе умеренных широт северного полушария. Но есть и исключения – Билибинская АЭС расположенная на Чукотке, Кольская АЭС на Кольском полуострове. В южном полушарии основной пояс, в котором расположены станции – тропический. Единственный материк на котором не построено ни одной АЭС – Австралия.

Рис. 2.7 География АЭС мира [8]

Условные обозначения:

Цифрами на карте обозначены: 1. АЭС Брукс (6,2ГВт); 2. АЭС Пикеринг (4,1 ГВт); 3. АЭС Гравелин (5,5ГВт);

4. АЭС Палиэль (5,3 ГВт); 5. АЭС Бю (4,1 ГВт); 6. Запорожская АЭС (5,7 ГВт); 7. Курская АЭС (4,6 ГВт);

8. Балаковская АЭС (4 ГВт); 9 Ленинградская АЭС (4 ГВт); 10. АЭС Касивадзаки-Карива (8,2 ГВт);

11. АЭС Ои (4,5 ГВт); 12. АЭС Фукусима (4,5 ГВт);

3. Перспективы развития атомной энергетики мира

Атомная энергетика, хоть и имеет трагическую историю развития, не лишена определенных преимуществ, чем и обусловлен интерес государств к этой отрасли. У АЭС есть как сторонники, поддерживающие развитие и дальнейшее строительство, так и противники, в основном экологические организации, вроде «Гринпис». Рассмотрим по пунктам сначала аргументы «За» затем «Против», с выводом о целесообразности развития этой отрасли в целом.

Преимущества 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 ТЭС — тепловое загрязнение, вызванное большими расходами технической воды для охлаждения конденсаторов турбин, которое у АЭС несколько выше из-за более низкого КПД (не более 35%). 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 (газотурбинными установками), 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.

Недостатки АЭС. 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). Это приводит к сильному удорожанию как проектирования (на одну только геологоразведку площадки под строительство могут быть затрачены миллиарды долларов), так и собственно эксплуатации станции, которая по сути дела может быть автономной в своей работе. Однако жесткие требования к безопасности требуют наличия большого числа обслуживающего персонала, отвечающего за безаварийную работу.

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

Кроме чисто технических, существует и проблема подготовки высококвалифицированных кадров для управления атомной станцией. Поскольку не каждая страна имеет необходимый научный потенциал и возможности системы образования, зачастую приходится либо приглашать иностранных специалистов, либо направлять на обучение за рубеж собственные кадры. Все это тоже вносит вклад в удорожание эксплуатации АЭС.

Крупнейшие аварии на АЭС. История эксплуатации АЭС, какими бы надежными они не были для своего времени, не лишена и трагических страниц аварий, вызванных различными причинами в каждом конкретном случае, однако имевших одно общее: отношение к атомной энергетике на первых порах было с точки зрения безопасности преступно недальновидным, т.к. в тот период считалось что ядерный реактор – вещь априори безотказная, и с ним не может ничего случится, а вероятность аварии ничтожна. Последствия такого халатного отношения оказались печальными, особенно для СССР.

Авария на Три-Майл-Айленд. Эта авария была «первым звонком», вынудившим мировое сообщество искать пути обеспечения большей безопасности при работе реакторов и АЭС в целом. Поскольку рассмотрение хронологии и причин данной аварии лежит за пределами тематики и задач курсовой, рассмотрим лишь экономические последствия, а также влияние на развитие отрасли атомной энергетики в целом.

В результате аварии был выведен навечно из эксплуатации один из блоков этой станции, загрязнена территория самой АЭС радиоактивной водой, вытекшей из поврежденного контура охлаждения реактора. Затраты на дезактивацию и преодоление последствий аварии составили около 975 млн. долларов США.

Катастрофа на Чернобыльской АЭС Взрыв реактора №4 ЧАЭС по масштабам загрязнения и по экономическим последствиям является тяжелейшим в истории атомной энергетики. Радиоактивными элементами было загрязнено 11 областей Украины, Беларуси и России (около 200 тыс. км²) с населением 17 млн. человек. Повышенный радиационный фон наблюдался в 20 странах в радиусе 2000 км от Чернобыля. Радиоактивные осадки на северо-западе достигли северных районов Норвегии, на западе – р. Рейн, на юге – Персидского залива. Было эвакуировано население 30 километровой зоны вокруг станции, а также население городов Припять и Чернобыль. В этих пределах создана зона отчуждения. Выведено из оборота около 5 млн. гектар сельскохозяйственных земель, уничтожены (закопаны тяжелой техникой) сотни населенных пунктов. Оценка количества жертв катастрофы осложняется тем, что не всегда есть возможность установить, является ли радиоактивное загрязнение причиной всплеска смертности и заболеваемости в каждом конкретном регионе. Экономический ущерб так же с трудом поддается исчислению. На данный момент ведутся работы по подготовке к демонтажу первых трех блоков и преобразованию четвертого в экологически безопасную систему, путем строительства нового безопасного конфаймента (проект «Арка»). Проект «Арка» предусматривает строительство над объектом «Укрытие» (Саркофагом) блока №4 арочной конструкции для удержания остатков радиоактивного топлива внутри разрушенного блока и предотвращения их выброса в окружающую среду.

Судьба и перспективы атомной энергетики мира. Давно ведущаяся дискуссия по этому вопросу разделила всех ее участников на два больших лагеря – сторонников и противников развития этой отрасли. Первые доказывают, что без мощностей АЭС человечество не сможет обеспечить себя необходимым количеством электроэнергии. Вторые делают акцент на очень высокую капиталоемкость (строительство 1 энергоблока мощностью 1ГВт составляет 2 млрд. долларов) атомной энергетики и в еще большей степени – на ее недостаточную экологическую и радиационную безопасность; поэтому и имеющиеся прогнозы, сценарии развития АЭС на будущее сильно различаются.

Так, оптимисты считают, что к 2015 году суммарная мощность АЭС мира может возрасти до 500 ГВт, а по максимальному варианту – даже почти до 600 ГВт. Пессимисты же считают, что доля АЭС в выработке электроэнергии уменьшится до 12%. Они учитывают не только снижение заказов на строительство АЭС, но и тот факт, что срок службы энергоблока составляет примерно 30-35 лет, и даже при его продлении еще на 5-7 лет к 2010 году должна быть выведена из эксплуатации большая часть АЭС, построенных в первой половине 70-х. Но в любом случае география атомной энергетики существенно изменится – произойдет увеличение доли Азиатско-Тихоокеанского региона. В нем наблюдается наиболее активный рост потребления электроэнергии вообще, что приведет в конечном итоге к неизбежному строительству новых электростанций. Особенно большое внимание развитию АЭС уделяют Япония, Южная Корея, Китай и о. Тайвань.