Importancia económica de la energía nuclear. Energía nuclear: pros y contras. Economía de la energía nuclear

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, G.A. Papá Categoría: Matemáticas Autor: YOYO Media, Fabricante: Yoyo Media, Compra por 2591 UAH (solo Ucrania)
Fundamentos de teoría y métodos para el cálculo de reactores de energía nuclear, Bat G.A. , Energía nuclear. Fundamentos de teoría y métodos de cálculo de reactores nucleares de potencia. Año de publicación: 1982 Autores: G. A. Bat, G. G. Bartolomei, V. D. Baibakov, M. S. Alkhutov. Reproducido en… Categoría: Matemáticas y ciencias Serie: Editorial:

El siglo XX estuvo marcado por el desarrollo de un nuevo tipo de energía contenida en los núcleos de los átomos y se convirtió en el siglo de la física nuclear. Esta energía es muchas veces mayor que la energía combustible utilizada por la humanidad a lo largo de su historia.

Ya a mediados de 1939, científicos de todo el mundo habían realizado importantes descubrimientos teóricos y experimentales en el campo de la física nuclear, que permitieron proponer un extenso programa de investigación en esta dirección. Resultó que el átomo de uranio se puede dividir en dos partes. Esto libera una enorme cantidad de energía. Además, el proceso de fisión libera neutrones, que a su vez pueden dividir otros átomos de uranio y provocar una reacción nuclear en cadena. La reacción de fisión nuclear del uranio es muy eficaz y supera con creces las reacciones químicas más violentas. Comparemos un átomo de uranio y una molécula de explosivo: el trinitrotolueno (TNT). La desintegración de una molécula de TNT libera 10 electronvoltios de energía y la desintegración de un núcleo de uranio libera 200 millones de electronvoltios, es decir, 20 millones de veces más.

Estos descubrimientos causaron sensación en el mundo científico: en la historia de la humanidad no hubo ningún acontecimiento científico más significativo en sus consecuencias que la penetración del átomo en el mundo y el dominio de su energía. Los científicos entendieron que su objetivo principal era producir electricidad y utilizarla en otras zonas pacíficas. Con la puesta en servicio de la primera central nuclear industrial del mundo con una capacidad de 5 MW en la URSS en 1954 en Obninsk, comenzó la era de la energía nuclear. La fuente de producción de electricidad fue la fisión de los núcleos de uranio.

La experiencia operativa de las primeras centrales nucleares demostró la realidad y la fiabilidad de la tecnología de la energía nuclear para la producción de electricidad industrial. Los países industriales desarrollados han comenzado a diseñar y construir centrales nucleares con reactores de diversos tipos. En 1964, la capacidad total de las centrales nucleares del mundo aumentó a 5 millones de kW.

A partir de entonces se inició el rápido desarrollo de la energía nuclear, que, contribuyendo cada vez más a la producción total de electricidad en el mundo, se ha convertido en una nueva alternativa energética prometedora. Se inició un auge de los pedidos para la construcción de centrales nucleares en Estados Unidos y más tarde en Europa occidental, Japón y la URSS. La tasa de crecimiento de la energía nuclear ha alcanzado alrededor del 30% anual. Ya en 1986, en las centrales nucleares de todo el mundo funcionaban 365 unidades de energía con una capacidad instalada total de 253 millones de kW. En casi 20 años, la potencia de las centrales nucleares se ha multiplicado por 50. La construcción de centrales nucleares se llevó a cabo en 30 países (Fig. 1.1).

En ese momento, la investigación del Club de Roma, una comunidad autorizada de científicos de fama mundial, se había hecho ampliamente conocida. Las conclusiones de los autores de los estudios se redujeron a la inevitabilidad de un agotamiento bastante cercano de las reservas naturales de recursos energéticos orgánicos, incluido el petróleo, clave para la economía mundial, y su fuerte aumento de precio en un futuro próximo. Teniendo esto en cuenta, la energía nuclear no podría haber llegado en mejor momento. Las reservas potenciales de combustible nuclear (2 8 U, 2 5 U, 2 2 Th) a largo plazo resolvieron el problema vital del suministro de combustible en diversos escenarios para el desarrollo de la energía nuclear.

Las condiciones para el desarrollo de la energía nuclear eran extremadamente favorables y los indicadores económicos de las centrales nucleares también inspiraban optimismo; las centrales nucleares ya podían competir con éxito con las centrales térmicas;

La energía nuclear permitió reducir el consumo de combustibles fósiles y reducir drásticamente las emisiones de contaminantes al medio ambiente procedentes de las centrales térmicas.

El desarrollo de la energía nuclear se basó en el sector energético establecido del complejo militar-industrial: reactores industriales bastante bien desarrollados y reactores para submarinos que utilizan el ciclo del combustible nuclear (NFC) ya creados para estos fines, conocimientos adquiridos y experiencia significativa. La energía nuclear, que contó con un enorme apoyo gubernamental, se incorporó con éxito al sistema energético existente, teniendo en cuenta las reglas y requisitos inherentes a este sistema.

El problema de la seguridad energética, que se agravó en los años 70 del siglo XX. En relación con la crisis energética provocada por el fuerte aumento de los precios del petróleo, la dependencia de su suministro de la situación política obligó a muchos países a reconsiderar sus programas energéticos. El desarrollo de la energía nuclear, al reducir el consumo de combustibles fósiles, reduce la dependencia energética de los países que no disponen o tienen limitado su propio combustible y energía.

recursos energéticos de su importación y fortalece la seguridad energética de estos países.

En el proceso de rápido desarrollo de la energía nuclear, de los dos tipos principales de reactores de energía nuclear (térmicos y de neutrones rápidos), los reactores de neutrones térmicos se han convertido en los más extendidos en el mundo.

Los tipos y diseños de reactores con diferentes moderadores y refrigerantes desarrollados por diferentes países se han convertido en la base de la energía nuclear nacional. Así, en los EE. UU., los reactores de agua a presión y los reactores de agua en ebullición se convirtieron en los principales, en Canadá, los reactores de agua pesada que utilizan uranio natural, en la antigua URSS, los reactores de agua a presión (VVER) y los reactores de agua en ebullición de urangrafito (RBMK), la unidad. La potencia de los reactores aumentó. Así, en 1973 se instaló en la central nuclear de Leningrado el reactor RBMK-1000 con una potencia eléctrica de 1000 MW. La potencia de las grandes centrales nucleares, por ejemplo la central nuclear de Zaporozhye (Ucrania), alcanzó los 6000 MW.

Teniendo en cuenta que las unidades de las centrales nucleares funcionan con potencia casi constante, cubriendo

Planta de energía nuclear de Three Mile Island (EE.UU.)

la parte básica del programa de carga diaria de los sistemas energéticos integrados, en paralelo con las centrales nucleares, se construyeron en todo el mundo centrales eléctricas de almacenamiento por bombeo altamente maniobrables para cubrir la parte variable del programa y cerrar la brecha nocturna en el programa de carga.

El alto ritmo de desarrollo de la energía nuclear no se correspondía con el nivel de su seguridad. A partir de la experiencia en la operación de instalaciones de energía nuclear y de una mayor comprensión científica y técnica de los procesos y sus posibles consecuencias, surgió la necesidad de revisar los requisitos técnicos, lo que provocó un aumento de las inversiones de capital y de los costos operativos.

Un duro golpe al desarrollo de la energía nuclear lo asestó un grave accidente en la central nuclear de Three Mile Island en Estados Unidos en 1979, así como en varias otras instalaciones, lo que llevó a una revisión radical de los requisitos de seguridad, endureciendo de las regulaciones existentes y una revisión de los programas de desarrollo de centrales nucleares en todo el mundo causaron enormes daños morales y materiales a la industria de la energía nuclear. En Estados Unidos, líder en energía nuclear, los pedidos para la construcción de centrales nucleares cesaron en 1979 y su construcción en otros países también disminuyó.

El grave accidente ocurrido en la central nuclear de Chernobyl en Ucrania en 1986, calificado en la escala internacional de incidentes nucleares como un accidente del séptimo nivel más alto y que causó un desastre ambiental en un vasto territorio, pérdida de vidas, desplazamiento de cientos de miles de personas. personas, socavó la confianza de la comunidad mundial en la energía nuclear.

“La tragedia de Chernóbil es una advertencia. Y no sólo en el ámbito de la energía nuclear”, afirmó el académico V.A. Legasov, miembro de la comisión de gobierno, primer académico adjunto A.P. Alexandrov, quien dirigió el Instituto de Energía Atómica que lleva el nombre de I.V. Kurchátova.

En muchos países, se suspendieron los programas de desarrollo de la energía nuclear y en varios países se abandonaron por completo los planes previamente planificados para su desarrollo.

A pesar de esto, en el año 2000, las centrales nucleares operativas en 37 países producían el 16% de la producción mundial de electricidad.

A principios del siglo XXI se hicieron posibles esfuerzos sin precedentes para garantizar la seguridad de las centrales nucleares en funcionamiento. restaurar la confianza pública en la energía nuclear. Se acerca el momento de un “renacimiento” en su desarrollo.

Además de la alta eficiencia económica y competitividad, la disponibilidad de recursos combustibles, la confiabilidad y la seguridad, uno de los factores importantes es que la energía nuclear es una de las fuentes de electricidad más respetuosas con el medio ambiente, aunque persiste el problema de la eliminación del combustible gastado.

La necesidad de reproducir (cría) el combustible nuclear se ha vuelto obvia, es decir. construcción de reactores de neutrones rápidos (criadores), introducción del procesamiento del combustible resultante. El desarrollo de esta área tuvo serios incentivos y perspectivas económicas y se llevó a cabo en muchos países.

En la URSS, los primeros trabajos experimentales sobre el uso industrial de reactores de neutrones rápidos comenzaron en

1949, y desde mediados de la década de 1950 se inició la puesta en servicio de una serie de reactores experimentales BR-1, BR-5, BOR-60 (1969), en 1973 se construyó una central nuclear de doble propósito con una potencia de reactor de 350 MW para la producción de electricidad. y desalinización de agua de mar; en 1980 se puso en marcha el reactor industrial BN-600 con una capacidad de 600 MW;

En EE.UU. se implementó un amplio programa de desarrollo en este ámbito. En 1966-1972 Se construyó el reactor experimental "Enrico Fermi l" y en 1980 se puso en funcionamiento el reactor de investigación FFTF más grande del mundo con una capacidad de 400 MW. En Alemania, el primer reactor comenzó a funcionar en 1974, pero el reactor de alta potencia SNR-2, que se construyó, nunca se puso en funcionamiento. En Francia, en 1973 se puso en marcha el reactor Phenix con una capacidad de 250 MW y en 1986 se puso en marcha el reactor Superphenix con una capacidad de 1242 MW. Japón puso en servicio el reactor experimental Joyo en 1977 y el reactor Monju de 280 MW en 1994.

En el contexto de la crisis medioambiental con la que la comunidad mundial entró en el siglo XXI, la energía nuclear puede hacer una contribución significativa para garantizar un suministro energético fiable y reducir las emisiones de gases de efecto invernadero y contaminantes al medio ambiente.

La energía nuclear es la que mejor responde a los principios internacionalmente aceptados del desarrollo sostenible, uno de cuyos requisitos más importantes es la disponibilidad de combustible y recursos energéticos suficientes con un consumo estable a largo plazo.

Según las previsiones basadas en cálculos y modelos del desarrollo de la sociedad y la economía mundial en el siglo XXI, el papel dominante de la industria eléctrica seguirá siendo. Para 2030, según las previsiones de la Agencia Internacional de Energía (AIE), la producción mundial de electricidad se duplicará con creces y superará los 30 billones. kWh, y según las previsiones de la Agencia Internacional de Energía Atómica (OIEA), en el contexto del “renacimiento” de la energía nuclear, su participación aumentará hasta el 25% de la producción mundial de electricidad y se construirán más de 100 nuevos reactores en el mundo durante los próximos 15 años, y la potencia de las centrales nucleares aumentará de 370 millones de kW en 2006 a 679 millones de kW en 2030.

Actualmente, los países con una gran proporción del volumen total de electricidad generada están desarrollando activamente la energía nuclear, incluidos Estados Unidos, Japón, Corea del Sur y Finlandia. Francia, al reorientar la industria eléctrica del país hacia la energía nuclear y continuar desarrollándola, resolvió con éxito el problema energético durante muchas décadas. La participación de las centrales nucleares en la producción de electricidad en este país alcanza el 80%. Los países en desarrollo con una participación aún insignificante en la generación de energía nuclear están construyendo centrales nucleares a un ritmo elevado. Así, India anunció su intención de construir a largo plazo una central nuclear con una capacidad de 40 millones de kW, y China, más de 100 millones de kW.

De las 29 centrales nucleares en construcción en 2006, 15 estaban ubicadas en Asia. Turquía, Egipto, Jordania, Chile, Tailandia, Vietnam, Azerbaiyán, Polonia, Georgia, Bielorrusia y otros países tienen previsto poner en marcha por primera vez centrales nucleares.

Rusia planea un mayor desarrollo de la energía nuclear y prevé construir una central nuclear con una capacidad de 40 millones de kW hasta 2030. En Ucrania, de conformidad con la Estrategia Energética de Ucrania para el período hasta 2030, está previsto aumentar la producción de las centrales nucleares a 219 mil millones de kWh, manteniéndola en el nivel del 50% de la producción total, y aumentar la capacidad de las centrales nucleares en casi el doble, hasta alcanzar los 29,5 millones de kW, con un factor de utilización de la capacidad instalada (IUR) del 85%, incluso mediante la puesta en servicio de nuevas unidades con una capacidad de 1 a 1,5 millones de kW y la extensión de la vida operativa de la energía nuclear existente. unidades de centrales nucleares (en Ucrania, en 2006, la capacidad de las centrales nucleares ascendió a 13,8 millones de kW con una producción de 90,2 mil millones de kWh de electricidad, o alrededor del 48,7% de la producción total).

El trabajo en curso en muchos países para mejorar aún más los reactores térmicos y de neutrones rápidos mejorará aún más su confiabilidad, eficiencia económica y seguridad ambiental. En este sentido, la cooperación internacional cobra importancia. Así, con la implementación en el futuro del proyecto internacional GT MSR (reactor modular de turbina de gas refrigerado por energía solar), que se caracteriza por un alto nivel de seguridad y competitividad, la minimización de residuos radiactivos y la eficiencia pueden aumentar. hasta 50%.

El uso generalizado en el futuro de una estructura de energía nuclear de dos componentes, incluidas centrales nucleares con reactores de neutrones térmicos y reactores de neutrones rápidos que reproducen combustible nuclear, aumentará la eficiencia del uso del uranio natural y reducirá el nivel de acumulación de desecho radioactivo.

Cabe señalar el papel más importante en el desarrollo de la energía nuclear del ciclo del combustible nuclear (NFC), que en realidad es su factor formador de sistemas. Esto es causado por las siguientes circunstancias:

El ciclo del combustible nuclear debe contar con todas las soluciones estructurales, tecnológicas y de diseño necesarias para un funcionamiento seguro y eficiente;
El ciclo del combustible nuclear es una condición para la aceptabilidad social y la eficiencia económica de la energía nuclear y su uso generalizado;
El desarrollo del ciclo del combustible nuclear conducirá a la necesidad de combinar las tareas de garantizar el nivel requerido de seguridad de las centrales nucleares que generan electricidad y minimizar los riesgos asociados con la producción de combustible nuclear, incluida la extracción, el transporte y el reprocesamiento de uranio gastado. combustible nuclear (SNF) y eliminación de desechos radiactivos (un sistema unificado de requisitos de seguridad);
Un fuerte aumento en la producción y el uso de uranio (la etapa inicial del ciclo del combustible nuclear) conduce a un aumento en el peligro de que los radionucleidos naturales de larga duración ingresen al medio ambiente, lo que requiere aumentar la eficiencia del uso del combustible, reduciendo la cantidad de residuos y cerrar el ciclo del combustible.

La eficiencia económica de una central nuclear depende directamente del ciclo del combustible, incluida la reducción del tiempo de reabastecimiento de combustible y el aumento de las características de rendimiento de los conjuntos combustibles (FA). Por lo tanto, es importante seguir desarrollando y mejorando el ciclo del combustible nuclear con una alta tasa de utilización del combustible nuclear y la creación de un ciclo del combustible cerrado con pocos residuos.

La estrategia energética de Ucrania prevé el desarrollo del ciclo del combustible nacional. Así, la producción de uranio debería aumentar de 0,8 mil toneladas a 6,4 mil toneladas en 2030, se seguirá desarrollando la producción nacional de circonio, aleaciones de circonio y componentes para conjuntos combustibles y, en el futuro, se creará un ciclo cerrado del combustible, así como la participación. en la cooperación internacional para la producción de combustible nuclear. La participación empresarial de Ucrania está prevista en la creación de instalaciones para la producción de conjuntos combustibles para reactores VVER y en la creación del Centro Internacional de Enriquecimiento de Uranio en Rusia, y la entrada de Ucrania en el Banco Internacional de Combustible Nuclear propuesta por Estados Unidos.

El suministro de combustible para la energía nuclear es de suma importancia para las perspectivas de su desarrollo. La demanda actual de uranio natural en el mundo es de unas 60.000 toneladas, con reservas totales de unos 16 millones de toneladas.

En el siglo 21 El papel de la energía nuclear aumentará considerablemente para garantizar una mayor producción de electricidad en el mundo utilizando tecnologías más avanzadas. La energía nuclear todavía no tiene un competidor serio a largo plazo. Para realizar su desarrollo a gran escala, como ya se indicó, debe tener las siguientes propiedades: alta eficiencia, disponibilidad de recursos, redundancia energética, seguridad, impacto ambiental aceptable. Los tres primeros requisitos pueden satisfacerse utilizando una estructura de energía nuclear de dos componentes, compuesta por reactores térmicos y rápidos. Con tal estructura, es posible aumentar significativamente la eficiencia del uso del uranio natural, reducir su producción y limitar el nivel de entrada de radón en la biosfera. Ya se conocen formas de lograr el nivel requerido de seguridad y reducir los costos de capital para ambos tipos de reactores; para implementarlas se necesita tiempo y dinero. Cuando la sociedad se dé cuenta de la necesidad de un mayor desarrollo de la energía nuclear, la tecnología de una estructura de dos componentes ya estará preparada, aunque aún queda mucho por hacer en términos de optimización de las centrales nucleares y la estructura de la industria, incluido el combustible. empresas de ciclo.

El nivel de impacto ambiental está determinado principalmente por la cantidad de radionucleidos en el ciclo del combustible (uranio, plutonio) y en las instalaciones de almacenamiento (Np, Am, Cm, productos de fisión).

El riesgo de exposición a isótopos de vida corta, por ejemplo 1 1 I y 9 0 Sr, l 7 Cs, puede reducirse a un nivel aceptable aumentando la seguridad de las centrales nucleares, las instalaciones de almacenamiento y las empresas del ciclo del combustible. La aceptabilidad de tal riesgo puede demostrarse en la práctica. Pero es difícil e imposible demostrar la fiabilidad de la eliminación de actínidos y productos de fisión de larga duración a lo largo de millones de años.

Sin duda, no podemos abandonar la búsqueda de formas de eliminar de forma fiable los residuos radiactivos, pero es necesario desarrollar la posibilidad de utilizar actínidos para generar energía, es decir. cerrar el ciclo del combustible no sólo para el uranio y el plutonio, sino también para los actínidos (Np, Am, Cm, etc.). La transmutación de peligrosos productos de fisión de larga vida en un sistema de reactores de neutrones térmicos complicará la estructura de la energía nuclear debido a procesos tecnológicos adicionales para la producción y procesamiento de combustible nuclear o aumentará el número de tipos de centrales nucleares. La introducción de Np, Am, Cm y otros actínidos y productos de fisión en el combustible de los reactores complicará su diseño, requerirá el desarrollo de nuevos tipos de combustible nuclear y afectará negativamente a la seguridad.

En este sentido, se considera la posibilidad de crear una estructura de energía nuclear de tres componentes, compuesta por reactores térmicos y rápidos y reactores para quemar Np, Am, Cm y otros actínidos y transmutar algunos productos de fisión.

Los problemas más importantes son el procesamiento y eliminación de residuos radiactivos, que pueden convertirse en combustible nuclear.

En la primera mitad del siglo XXI, la humanidad tendrá que lograr un gran avance científico y técnico hacia el desarrollo de nuevos tipos de energía, incluida la electronuclear que utiliza aceleradores de partículas cargadas y, en el futuro, la termonuclear, para lo cual será necesaria la unión de fuerzas y la cooperación internacional.

La central nuclear de Tianwan es la más grande en términos de capacidad unitaria de unidades de energía entre todas las centrales nucleares actualmente en construcción en China. Su plan maestro prevé la posibilidad de construir cuatro unidades de energía con una capacidad de 1.000 MW cada una. La estación está situada entre Beijing y Shanghai, a orillas del Mar Amarillo. Los trabajos de construcción en el sitio comenzaron en 1998. La primera unidad de energía de la central nuclear con el reactor de agua refrigerado por agua VVER-1000/428 y la turbina K-1000-60/3000, inaugurada en mayo de 2006, entró en funcionamiento el 2 de junio de 2007, y la segunda unidad del mismo tipo fue puesta en servicio el 12 de septiembre de 2007. Actualmente, ambas unidades de energía de la central nuclear funcionan de manera estable al 100% de su potencia y suministran electricidad a la provincia china de Jiangsu. Está previsto construir la tercera y cuarta unidades de energía de la central nuclear de Tianwan.

Según el nivel de desarrollo científico y técnico. energía nuclear rusa es uno de los mejores del mundo. Las empresas tienen enormes oportunidades para resolver problemas cotidianos o de gran escala. Los expertos auguran un futuro prometedor en este ámbito, ya que la Federación de Rusia dispone de grandes reservas de minerales para la producción de energía.

Una breve historia del desarrollo de la energía nuclear en Rusia.

La industria nuclear se remonta a la época de la URSS, cuando se planeó implementar uno de los proyectos del autor para crear explosivos a partir de sustancia de uranio. En el verano de 1945, se probaron con éxito armas atómicas en los Estados Unidos y, en 1949, se utilizó por primera vez la bomba nuclear RDS-1 en el polígono de pruebas de Semipalatinsk. Más desarrollo de la energía nuclear en Rusia fue el siguiente:

Los equipos de investigación y producción han trabajado durante muchos años para alcanzar un alto nivel en armas atómicas, y no se van a quedar ahí. Más adelante conocerá las perspectivas en este ámbito hasta 2035.

Centrales nucleares en funcionamiento en Rusia: breve descripción

Actualmente hay 10 centrales nucleares en funcionamiento. Las características de cada uno de ellos se discutirán a continuación.

No. 1 y No. 2 con reactor AMB;
No. 3 con un reactor BN-600.

Genera hasta el 10% del volumen total de energía eléctrica. Actualmente, muchos sistemas en Sverdlovsk se encuentran en modo de conservación a largo plazo y solo está en funcionamiento la unidad de potencia BN-600. La central nuclear de Beloyarsk se encuentra en Zarechny.

La central nuclear de Bilibino es la única fuente que suministra calor a la ciudad de Bilbino y tiene una capacidad de 48 MW. La estación genera alrededor del 80% de la energía y cumple con todos los requisitos para la instalación de equipos:

máxima facilidad de operación;
mayor confiabilidad operativa;
protección contra daños mecánicos;
cantidad mínima de trabajo de instalación.

El sistema tiene una ventaja importante: si el funcionamiento de la unidad se interrumpe inesperadamente, no sufre daños. La estación está ubicada en el Okrug autónomo de Chukotka, a 4,5 km, la distancia a Anadyr es de 610 km.

¿Cuál es el estado actual de la energía nuclear?

Hoy en día existen más de 200 empresas cuyos especialistas trabajan incansablemente por la perfección. energía nuclear en Rusia. Por lo tanto, avanzamos con confianza en esta dirección: desarrollamos nuevos modelos de reactores y ampliamos gradualmente la producción. Según los miembros de la Asociación Nuclear Mundial, el punto fuerte de Rusia es el desarrollo de tecnologías de neuronas rápidas.

Las tecnologías rusas, muchas de las cuales fueron desarrolladas por Rosatom, son muy valoradas en el extranjero por su costo relativamente bajo y su seguridad. En consecuencia, tenemos un potencial bastante alto en la industria nuclear.

La Federación de Rusia presta muchos servicios relacionados con las actividades en cuestión a sus socios extranjeros. Éstas incluyen:

construcción de unidades de energía nuclear teniendo en cuenta las normas de seguridad;
suministro de combustible nuclear;
salida de objetos usados;
formación de personal internacional;
Asistencia en el desarrollo del trabajo científico y de la medicina nuclear.

Rusia está construyendo una gran cantidad de unidades de energía en el extranjero. Proyectos como Bushehr o Kudankulam, creados para las centrales nucleares iraníes e indias, tuvieron éxito. Han permitido la creación de fuentes de energía limpias, seguras y eficientes.

¿Qué problemas relacionados con la industria nuclear han surgido en Rusia?

En 2011, en el LNPP-2, que estaba en construcción, se derrumbaron estructuras metálicas (que pesaban alrededor de 1.200 toneladas). Durante el transcurso de la comisión de supervisión se descubrió el suministro de accesorios no certificados, por lo que se tomaron las siguientes medidas:

imponer una multa a JSC GMZ-Khimmash por un monto de 30 mil rublos;
realizar cálculos y realizar trabajos destinados a reforzar el refuerzo.

Según Rostechnadzor, la razón principal de la infracción es el nivel insuficiente de cualificación de los especialistas de GMZ-Khimmash. El escaso conocimiento de los requisitos de las regulaciones federales, las tecnologías de fabricación de dichos equipos y la documentación de diseño ha llevado al hecho de que muchas de estas organizaciones han perdido sus licencias.

En la central nuclear de Kalinin ha aumentado el nivel de potencia térmica de los reactores. Un evento de este tipo es extremadamente indeseable, ya que existe la posibilidad de que se produzca un accidente con graves consecuencias radiológicas.

Estudios de larga duración realizados en países extranjeros han demostrado que la proximidad a las centrales nucleares provoca un aumento de la leucemia. Por esta razón, en Rusia hubo muchos rechazos de proyectos eficaces, pero muy peligrosos.

Perspectivas para las centrales nucleares en Rusia

Las previsiones sobre el uso futuro de la energía nuclear son contradictorias y ambiguas. La mayoría coincide en que a mediados del siglo XXI la necesidad aumentará debido al inevitable aumento de la población.

El Ministerio de Energía de la Federación de Rusia anunció la estrategia energética de Rusia para el período hasta 2035 (información recibida en 2014). El objetivo estratégico de la energía nuclear incluye:

Teniendo en cuenta la estrategia establecida, se prevé resolver en el futuro las siguientes tareas:

mejorar el esquema de producción, circulación y eliminación de combustibles y materias primas;
desarrollar programas específicos para garantizar la renovación, la sostenibilidad y una mayor eficiencia de la base de combustible existente;
implementar los proyectos más efectivos con un alto nivel de seguridad y confiabilidad;
aumentar la exportación de tecnologías nucleares.

El apoyo estatal a la producción en masa de unidades de energía nuclear es la base para la promoción exitosa de productos en el extranjero y la gran reputación de Rusia en el mercado internacional.

¿Qué obstaculiza el desarrollo de la energía nuclear en Rusia?

El desarrollo de la energía nuclear en la Federación de Rusia tropieza con ciertas dificultades. Aquí están los principales:

En Rusia, la energía nuclear es uno de los sectores importantes de la economía. La implementación exitosa de los proyectos que se están desarrollando puede ayudar a desarrollar otras industrias, pero esto requiere mucho esfuerzo.

La energía nuclear es una de las ramas de la industria energética. La producción de electricidad se basa en el calor liberado durante la fisión de núcleos de metales radiactivos pesados. Los combustibles más utilizados son los isótopos de plutonio-239 y uranio-235, que se desintegran en reactores nucleares especiales.

Según las estadísticas de 2014, la energía nuclear produce alrededor del 11% de toda la electricidad del mundo. Los tres países con mayor producción de energía nuclear son Estados Unidos, Francia y Rusia.

Este tipo de producción de energía se utiliza en los casos en que los recursos naturales propios del país no permiten la producción de energía en los volúmenes requeridos. Pero todavía hay debate en torno a este sector energético. La eficiencia económica y la seguridad de la producción están en entredicho debido a los residuos peligrosos y a las posibles fugas de uranio y plutonio en la producción de armas nucleares.

Desarrollo de la energía nuclear.

La electricidad nuclear se generó por primera vez en 1951. En el estado de Idaho, Estados Unidos, los científicos han construido un reactor que funciona de manera estable con una capacidad de 100 kilovatios. Durante la devastación de la posguerra y el rápido crecimiento del consumo de electricidad, la energía nuclear adquirió especial relevancia. Por lo tanto, tres años después, en 1954, la unidad de energía en la ciudad de Obninsk entró en funcionamiento, y un mes y medio después del lanzamiento, la energía producida por ella comenzó a fluir hacia la red Mosenergo.

Después de esto, la construcción y puesta en marcha de centrales nucleares adquirió un ritmo rápido:

1956 – En el Reino Unido comenzó a funcionar la central nuclear Calder Hall-1 con una capacidad de 50 MW;
1957: inauguración de la central nuclear de Shippingport en EE. UU. (60 megavatios);
1959 – Cerca de Aviñón, en Francia, se inaugura la estación Marcoule con una capacidad de 37 MW.

El comienzo del desarrollo de la energía nuclear en la URSS estuvo marcado por la construcción y puesta en marcha de la central nuclear de Siberia con una capacidad de 100 MW. El ritmo de desarrollo de la industria nuclear en ese momento iba en aumento: en 1964 se pusieron en funcionamiento las primeras unidades de las centrales nucleares de Beloyarsk y Novovoronezh con una capacidad de 100 y 240 MW, respectivamente. Durante el período de 1956 a 1964, la URSS construyó 25 instalaciones nucleares en todo el mundo.

Luego, en 1973, se inauguró la primera unidad de alta potencia de la central nuclear de Leningrado con una capacidad de 1000 MW. Un año antes, comenzó a funcionar una central nuclear en la ciudad de Shevcheko (actualmente Aktau), en Kazajstán. La energía que produce se utilizó para desalinizar las aguas del Mar Caspio.

A principios de los años 70 del siglo XX, el rápido desarrollo de la energía nuclear se justificó por varias razones:

ausencia de recursos hidroeléctricos sin explotar;
crecimiento del consumo de electricidad y de los costos de energía;
embargo comercial sobre el suministro de energía de los países árabes;
reducción prevista del coste de construcción de centrales nucleares.

Sin embargo, en los años 80 del mismo siglo la situación resultó ser la contraria: la demanda de electricidad se estabilizó, así como el coste del combustible natural. Y el coste de construir una central nuclear, por el contrario, ha aumentado. Estos factores han creado serios obstáculos al desarrollo de este sector industrial.

El accidente de la central nuclear de Chernóbil en 1986 creó graves problemas en el desarrollo de la energía nuclear. Un desastre provocado por el hombre a gran escala obligó al mundo entero a pensar en la seguridad del átomo pacífico. Al mismo tiempo, ha comenzado un período de estancamiento en toda la industria de la energía nuclear.

El comienzo del siglo XXI marcó el resurgimiento de la energía nuclear rusa. Entre 2001 y 2004 se pusieron en servicio tres nuevas unidades de potencia.

En marzo de 2004, según un Decreto Presidencial, se creó la Agencia Federal de Energía Atómica. Y tres años después fue reemplazado por la corporación estatal Rosatom.

En su forma actual, la energía nuclear rusa es un poderoso complejo de más de 350 empresas, cuyo personal se acerca a los 230 mil empleados. La corporación ocupa el segundo lugar en el mundo en términos de reservas de combustible nuclear y volúmenes de producción de energía nuclear. La industria se está desarrollando activamente; actualmente se está construyendo 9 unidades de energía nuclear de acuerdo con los estándares de seguridad modernos.

Industrias de energía nuclear

La energía nuclear en la Rusia moderna es un complejo complejo que consta de varias industrias:

extracción y enriquecimiento de uranio, principal combustible de los reactores nucleares;
un complejo de empresas para la producción de isótopos de uranio y plutonio;
las propias empresas de energía nuclear, que realizan tareas de diseño, construcción y operación de centrales nucleares;
producción de centrales nucleares.

Los institutos de investigación están indirectamente relacionados con la energía nuclear, donde desarrollan y mejoran tecnologías de producción de electricidad. Al mismo tiempo, esas instituciones se ocupan de los problemas de las armas nucleares, la seguridad y la construcción naval.

La energía nuclear en Rusia

Rusia tiene tecnologías nucleares de ciclo completo, desde la extracción de mineral de uranio hasta la generación de electricidad en centrales nucleares. El complejo de energía nuclear incluye 10 centrales eléctricas en funcionamiento con 35 unidades de energía en funcionamiento. También está en marcha la construcción de 6 centrales nucleares y se están elaborando planes para la construcción de 8 más.

La mayor parte de la energía generada por las centrales nucleares rusas se utiliza directamente para satisfacer las necesidades de la población. Sin embargo, algunas estaciones, por ejemplo Beloyarskaya y Leningradskaya, proporcionan agua caliente a los asentamientos cercanos. Rosatom está desarrollando activamente una planta de calefacción nuclear que permitirá calentar de forma económica determinadas regiones del país.

La energía nuclear en países de todo el mundo.

El primer lugar en términos de producción de energía nuclear lo ocupa Estados Unidos con 104 reactores nucleares con una capacidad de 798 mil millones de kilovatios-hora al año. El segundo lugar lo ocupa Francia, donde se encuentran 58 reactores. Detrás está Rusia con 35 unidades de potencia. Corea del Sur y China completan los cinco primeros. Cada país tiene 23 reactores, sólo China ocupa el segundo lugar después de Corea en términos de volumen de electricidad nuclear producida: 123 mil millones de kWh/año frente a 149 mil millones de kWh/año.

Hoy en día, aproximadamente el 17% de la producción mundial de electricidad proviene de centrales nucleares (NPP). En algunos países su proporción es mucho mayor. Por ejemplo, en Suecia representa aproximadamente la mitad de toda la electricidad, en Francia, alrededor de las tres cuartas partes. Recientemente, según un programa adoptado en China, se prevé aumentar entre cinco y seis veces la aportación de energía de las centrales nucleares. Las centrales nucleares desempeñan un papel notable, aunque todavía no decisivo, en EE.UU. y Rusia.

Hace más de cuarenta años, cuando la primera central nuclear produjo electricidad en la entonces poco conocida ciudad de Obninsk, a muchos les pareció que la energía nuclear era completamente segura y respetuosa con el medio ambiente. El accidente de una de las centrales nucleares estadounidenses y luego la catástrofe de Chernobyl demostraron que, en realidad, la energía nuclear entraña grandes peligros. La gente tiene miedo. La resistencia pública actual es tal que la construcción de nuevas centrales nucleares en la mayoría de los países prácticamente se ha detenido. Las únicas excepciones son los países del este de Asia: Japón, Corea, China, donde la energía nuclear continúa desarrollándose.

Los especialistas que conocen bien los puntos fuertes y débiles de los reactores ven los peligros nucleares con más calma. La experiencia acumulada y las nuevas tecnologías permiten construir reactores cuya probabilidad de salirse de control, aunque no es nula, es extremadamente pequeña. En las empresas nucleares modernas, se garantiza el control más estricto de la radiación en las instalaciones y en los canales de los reactores: monos reemplazables, zapatos especiales, detectores de radiación automáticos que nunca abrirán las puertas de las esclusas de aire si hay incluso pequeños rastros de "suciedad" radiactiva en tú. Por ejemplo, en una central nuclear en Suecia, donde los suelos de plástico más limpios y la purificación continua del aire en habitaciones espaciosas parecerían excluir incluso la idea de una contaminación radiactiva perceptible.

La energía nuclear fue precedida por las pruebas de armas nucleares. Se probaron bombas nucleares y termonucleares en la Tierra y en la atmósfera, cuyas explosiones horrorizaron al mundo. Al mismo tiempo, los ingenieros también desarrollaron reactores nucleares diseñados para producir energía eléctrica. Se dio prioridad a la dirección militar: la producción de reactores para buques de guerra. Los departamentos militares consideraron especialmente prometedor el uso de reactores en submarinos: estos buques tendrían un radio de acción casi ilimitado y podrían permanecer bajo el agua durante años. Los estadounidenses concentraron sus esfuerzos en la creación de reactores de agua a presión, en los que el agua ordinaria ("ligera") servía como moderador de neutrones y refrigerante y que tenían una gran potencia por unidad de masa de la central eléctrica. Se construyeron prototipos terrestres de reactores de transporte en gran escala, en los que se probaron todas las soluciones de diseño y se probaron los sistemas de control y seguridad. A mediados de los años 50 del siglo XX. El primer submarino de propulsión nuclear, el Nautilus, navegó bajo el hielo del Océano Ártico.

En nuestro país se llevaron a cabo trabajos similares, sólo que junto con los reactores de agua a presión se desarrolló un reactor de canal de grafito (en el que el agua también servía como refrigerante y el grafito como moderador). Sin embargo, en comparación con un reactor de agua a presión, el reactor de grafito tiene una baja densidad de potencia. Al mismo tiempo, un reactor de este tipo tenía una ventaja importante: ya se tenía una experiencia considerable en la construcción y operación de reactores industriales de grafito, que se diferencian de las plantas de transporte principalmente por la presión y la temperatura del agua de refrigeración. Y tener experiencia significaba ahorrar tiempo y dinero en el trabajo de desarrollo. Al crear un prototipo terrestre de reactor de grafito para instalaciones de transporte, su inutilidad se hizo evidente. Y luego se decidió utilizarlo para la energía nuclear. El reactor AM, o más bien su turbogenerador de 5000 kW, se conectó a la red eléctrica el 27 de junio de 1954, y el mundo entero se enteró de que en la URSS se había puesto en marcha la primera central nuclear del mundo, una central nuclear.

Junto a los reactores de grafito de canal en nuestro país, así como en Estados Unidos, desde mediados de los años 50 del siglo XX. Durante años se desarrolló una tendencia basada en el uso de reactores de agua a presión (VVER). Su rasgo característico es un cuerpo enorme con un diámetro de 4,5 my una altura de 11 m, diseñado para alta presión, hasta 160 atm. La producción y el transporte de tales carcasas al emplazamiento de la central nuclear es una tarea extremadamente difícil. Las empresas estadounidenses, que comenzaron a desarrollar la energía nuclear basada en reactores PWR, construyeron fábricas en las orillas de los ríos para la producción de vasijas de reactores, construyeron barcazas para transportarlas al lugar de construcción de la central nuclear y grúas con una capacidad de elevación de 1.000 toneladas. Este enfoque reflexivo permitió a Estados Unidos no sólo satisfacer sus propias necesidades, sino también capturar el mercado extranjero para la producción de energía nuclear en los años 70. La URSS no pudo desarrollar tan amplia y rápidamente la base industrial para las centrales nucleares con reactores VVER. Al principio, sólo una planta de Izhora podía producir una vasija de reactor al año. El lanzamiento de Attommash tuvo lugar recién a finales de los años 70.

El reactor RBMK (reactor de canal de alta potencia), en el que el agua que enfría los elementos combustibles está en estado de ebullición, apareció como la siguiente etapa en el desarrollo secuencial de los reactores de grafito de canal: un reactor de grafito industrial, el reactor más grande del mundo. primera central nuclear, reactores de la central nuclear de Beloyarsk. La central nuclear de Leningrado en RBMK mostró su temperamento. A pesar de la presencia de un sistema de control automático tradicional, el operador tenía que intervenir cada vez más en el control del reactor a medida que se quemaba el combustible (hasta 200 veces por turno). Esto se debió a la aparición o intensificación de la retroalimentación positiva durante el funcionamiento del reactor, lo que provocó el desarrollo de inestabilidad durante un período de 10 minutos. Para el funcionamiento normal y estable de cualquier dispositivo con retroalimentación positiva, se requiere un sistema de control automático confiable. Sin embargo, siempre existe el peligro de que se produzca un accidente debido al fallo de dicho sistema. El problema de la inestabilidad también se encontró en Canadá, cuando en 1971 pusieron en marcha un reactor de canal con agua pesada como moderador de neutrones y agua ligera hirviendo como refrigerante. Los especialistas canadienses decidieron no tentar al destino y cerraron la instalación. Con relativa rapidez se desarrolló un nuevo sistema de control automático adaptado al RBMK. Su implementación aseguró una estabilidad aceptable del reactor. En la URSS, comenzó la construcción en serie de centrales nucleares con reactores RBMK (tales plantas no se utilizaron en ningún lugar del mundo).

A pesar de la introducción de un nuevo sistema regulatorio, persiste una terrible amenaza. El reactor RBMK se caracteriza por dos estados extremos: en uno de ellos, los canales del reactor están llenos de agua hirviendo y en el otro, de vapor. El coeficiente de multiplicación de neutrones cuando se llena con agua hirviendo es mayor que cuando se llena con vapor. En esta condición se produce una retroalimentación positiva, en la que un aumento de potencia provoca la aparición de una cantidad adicional de vapor en los canales, lo que a su vez conduce a un aumento del factor de multiplicación de neutrones y, por tanto, a un mayor aumento de potencia. Esto se sabe desde hace mucho tiempo, desde el diseño del RBMK. Sin embargo, sólo después del desastre de Chernobyl, como resultado de un análisis cuidadoso, quedó claro que era posible acelerar un reactor utilizando neutrones rápidos. A las 1 hora 23 minutos. El 26 de abril de 1986 explotó el reactor del cuarto bloque de la central nuclear de Chernóbil. Sus consecuencias son terribles.

¿Es entonces necesario desarrollar la energía nuclear? La generación de energía en centrales nucleares y ACT (plantas de suministro de calor nuclear) es la forma más respetuosa con el medio ambiente de producir energía. Energía procedente del viento, del sol, del calor subterráneo, etc. no puede sustituir inmediata y rápidamente a la energía nuclear. Según la previsión en Estados Unidos a principios del siglo XXI. Todos estos métodos de producción de energía no representarán más del 10% de la energía generada en todo el mundo.

Es posible salvar a nuestro planeta de la contaminación de millones de toneladas de dióxido de carbono, óxido de nitrógeno y azufre, que emiten constantemente las centrales térmicas que funcionan con carbón y fueloil, y dejar de quemar enormes cantidades de oxígeno sólo con la ayuda de energía nuclear. Pero sólo si se cumple una condición: Chernobyl no debe volver a suceder. Para ello, es necesario crear un reactor de energía absolutamente fiable. Pero en la naturaleza no hay nada absolutamente fiable; todos los procesos que no contradicen las leyes de la naturaleza ocurren con mayor o menor probabilidad. Y los opositores a la energía nuclear argumentan algo como esto: un accidente es poco probable, pero no hay garantías de que no suceda hoy o mañana. Al pensar en esto, es necesario considerar lo siguiente. En primer lugar, la explosión del reactor RBMK en el estado en que se encontraba en funcionamiento antes del accidente no es en modo alguno un acontecimiento improbable. En segundo lugar, con este enfoque, todos debemos vivir con el temor constante de que la Tierra colisione con un gran asteroide hoy o mañana; la probabilidad de que tal evento tampoco sea cero; Parece que un reactor cuya probabilidad de sufrir un accidente grave sea bastante baja puede considerarse absolutamente seguro.

La URSS ha acumulado muchos años de experiencia en la construcción y operación de centrales nucleares con reactores VVER (similares a los PWR estadounidenses), a partir de los cuales se puede crear un reactor de energía más seguro en un tiempo relativamente corto. De modo que, en caso de emergencia, todos los fragmentos radiactivos de fisión de los núcleos de uranio deben permanecer dentro de la envoltura de contención.

Debido a la inminente catástrofe ambiental, los países desarrollados con grandes poblaciones no podrán prescindir de la energía nuclear en el futuro previsible, incluso con algunas reservas de combustibles convencionales. El modo de ahorro de energía sólo puede posponer el problema por un tiempo, pero no resolverlo. Además, muchos expertos creen que en nuestras condiciones no será posible lograr ni siquiera un efecto temporal: la eficiencia de las empresas de suministro de energía depende del nivel de desarrollo económico. Incluso Estados Unidos tardó entre 20 y 25 años desde la fecha de introducción de la producción con uso intensivo de energía en la industria.

La pausa forzada que ha surgido en el desarrollo de la energía nuclear debería aprovecharse para desarrollar un reactor de potencia bastante seguro basado en el reactor VVER, así como para desarrollar reactores de potencia alternativos, cuya seguridad debería estar al mismo nivel, y la la eficiencia económica es mucho mayor. Es aconsejable construir una central nuclear de demostración con un reactor VVER subterráneo en el lugar más conveniente para probar su eficiencia económica y seguridad.

Recientemente se han propuesto diversas soluciones de diseño para centrales nucleares. En particular, la central nuclear compacta fue desarrollada por especialistas de la Oficina de Ingeniería Marina "Malaquita" de San Petersburgo. La estación propuesta está destinada a la región de Kaliningrado, donde el problema de los recursos energéticos es bastante grave. Los desarrolladores han previsto el uso de refrigerante metálico líquido (una aleación de plomo y bismuto) en la central nuclear y excluyen la posibilidad de que se produzcan accidentes con riesgo de radiación, incluso bajo influencias externas. La estación es respetuosa con el medio ambiente y económicamente eficiente. Todo su equipo principal debe estar ubicado a gran profundidad, en un túnel de 20 m de diámetro tendido entre rocas. Esto permite minimizar el número de estructuras aéreas y el área de terreno enajenado. La estructura de la central nuclear diseñada es modular, lo cual también es muy importante. La capacidad de diseño de la central nuclear de Kaliningrado es de 220 MW, pero puede reducirse o aumentarse varias veces según sea necesario cambiando el número de módulos.