Importanza economica dell'energia nucleare. Energia nucleare: pro e contro. Economia dell'energia nucleare

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Libri

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Fondamenti di teoria e metodi per il calcolo dei reattori nucleari, Bat G.A. , Energia nucleare. Fondamenti di teoria e metodi per il calcolo dei reattori nucleari. Anno di pubblicazione: 1982 Autori: G. A. Bat, G. G. Bartolomei, V. D. Baibakov, M. S. Alkhutov. Riprodotto in… Categoria: Matematica e scienze Serie: Editore:

Il XX secolo fu segnato dallo sviluppo di un nuovo tipo di energia contenuta nei nuclei degli atomi e divenne il secolo della fisica nucleare. Questa energia è molte volte maggiore dell’energia combustibile utilizzata dall’umanità nel corso della sua storia.

Già a metà del 1939, gli scienziati di tutto il mondo avevano importanti scoperte teoriche e sperimentali nel campo della fisica nucleare, che permisero di presentare un vasto programma di ricerca in questa direzione. Si è scoperto che l'atomo di uranio può essere diviso in due parti. Questo rilascia un'enorme quantità di energia. Inoltre, il processo di fissione rilascia neutroni, che a loro volta possono dividere altri atomi di uranio e provocare una reazione nucleare a catena. La reazione di fissione nucleare dell'uranio è molto efficace e supera di gran lunga le reazioni chimiche più violente. Confrontiamo un atomo di uranio e una molecola di un esplosivo: trinitrotoluene (TNT). Il decadimento di una molecola di TNT libera 10 elettronvolt di energia, mentre il decadimento di un nucleo di uranio libera 200 milioni di elettronvolt, cioè 20 milioni di volte di più.

Queste scoperte fecero scalpore nel mondo scientifico: nella storia dell'umanità non c'era evento scientifico più significativo nelle sue conseguenze della penetrazione dell'atomo nel mondo e del dominio della sua energia. Gli scienziati hanno capito che il suo scopo principale era produrre elettricità e utilizzarla in altre aree pacifiche. Con la messa in funzione della prima centrale nucleare industriale del mondo con una capacità di 5 MW nell'URSS nel 1954 a Obninsk, iniziò l'era dell'energia nucleare. La fonte della produzione di elettricità era la fissione dei nuclei di uranio.

L'esperienza operativa delle prime centrali nucleari ha mostrato la realtà e l'affidabilità della tecnologia dell'energia nucleare per la produzione industriale di elettricità. I paesi industriali sviluppati hanno iniziato a progettare e costruire centrali nucleari con reattori di vario tipo. Nel 1964 la capacità totale delle centrali nucleari nel mondo aumentò a 5 milioni di kW.

Da quel momento è iniziato il rapido sviluppo dell'energia nucleare che, fornendo un contributo sempre più significativo alla produzione totale di elettricità nel mondo, è diventata una nuova promettente alternativa energetica. Un boom di ordini per la costruzione di centrali nucleari iniziò negli Stati Uniti, e successivamente in Europa occidentale, Giappone e Unione Sovietica. Il tasso di crescita dell’energia nucleare ha raggiunto circa il 30% annuo. Già nel 1986 nelle centrali nucleari di tutto il mondo funzionavano 365 gruppi elettrogeni con una potenza installata totale di 253 milioni di kW. In quasi 20 anni la potenza delle centrali nucleari è aumentata di 50 volte. La costruzione di centrali nucleari è stata effettuata in 30 paesi (Fig. 1.1).

Ormai le ricerche del Club di Roma, autorevole comunità di scienziati di fama mondiale, erano diventate ampiamente conosciute. Le conclusioni degli autori degli studi si riducono all'inevitabilità di un esaurimento abbastanza ravvicinato delle riserve naturali di risorse energetiche organiche, compreso il petrolio, chiave per l'economia globale, e al loro forte aumento dei prezzi nel prossimo futuro. Con questo in mente, l’energia nucleare non sarebbe potuta arrivare in un momento migliore. Le potenziali riserve di combustibile nucleare (2 8 U, 2 5 U, 2 2 Th) hanno risolto a lungo termine il problema vitale dell'approvvigionamento di combustibile in vari scenari per lo sviluppo dell'energia nucleare.

Le condizioni per lo sviluppo dell'energia nucleare erano estremamente favorevoli e anche gli indicatori economici delle centrali nucleari ispiravano ottimismo. Le centrali nucleari potevano già competere con successo con le centrali termoelettriche;

L'energia nucleare ha permesso di ridurre il consumo di combustibili fossili e di ridurre drasticamente le emissioni di sostanze inquinanti nell'ambiente dalle centrali termoelettriche.

Lo sviluppo dell'energia nucleare si basava sul settore energetico consolidato del complesso militare-industriale: reattori industriali e reattori per sottomarini abbastanza ben sviluppati che utilizzavano il ciclo del combustibile nucleare (NFC) già creato per questi scopi, conoscenze acquisite ed esperienza significativa. L'energia nucleare, che ha ricevuto un enorme sostegno da parte del governo, si è inserita con successo nel sistema energetico esistente, tenendo conto delle regole e dei requisiti inerenti a questo sistema.

Il problema della sicurezza energetica, che si è aggravato negli anni '70 del XX secolo. In connessione con la crisi energetica causata dal forte aumento dei prezzi del petrolio, la dipendenza del suo approvvigionamento dalla situazione politica ha costretto molti paesi a riconsiderare i propri programmi energetici. Lo sviluppo dell’energia nucleare, riducendo il consumo di combustibili fossili, riduce la dipendenza energetica dei paesi che non dispongono o hanno limitato i propri combustibili ed energia

tiche dalle loro importazioni e rafforza la sicurezza energetica di questi paesi.

Nel processo di rapido sviluppo dell'energia nucleare, dei due principali tipi di reattori nucleari - neutroni termici e veloci - i reattori a neutroni termici sono diventati i più diffusi al mondo.

I tipi e i progetti di reattori con diversi moderatori e refrigeranti sviluppati da diversi paesi sono diventati la base dell'energia nucleare nazionale. Così, negli Stati Uniti, i principali sono diventati i reattori ad acqua pressurizzata e i reattori ad acqua bollente, in Canada - i reattori ad acqua pesante che utilizzano uranio naturale, nell'ex Unione Sovietica - i reattori ad acqua pressurizzata (VVER) e i reattori ad acqua bollente con uranografite (RBMK), l'unità la potenza dei reattori è aumentata. Pertanto, il reattore RBMK-1000 con una potenza elettrica di 1.000 MW fu installato nella centrale nucleare di Leningrado nel 1973. La potenza delle grandi centrali nucleari, ad esempio la centrale nucleare di Zaporozhye (Ucraina), raggiunse i 6.000 MW.

Considerando che le unità delle centrali nucleari funzionano con potenza quasi costante, copertura

Centrale nucleare di Three Mile Island (USA)

la parte fondamentale del programma di carico giornaliero dei sistemi energetici integrati; parallelamente alle centrali nucleari, in tutto il mondo sono state costruite centrali di pompaggio altamente manovrabili per coprire la parte variabile del programma e colmare il divario notturno nel programma di carico.

L'elevato ritmo di sviluppo dell'energia nucleare non corrispondeva al livello della sua sicurezza. Sulla base dell'esperienza di gestione degli impianti nucleari, della crescente comprensione scientifica e tecnica dei processi e delle possibili conseguenze, è emersa la necessità di rivedere i requisiti tecnici, che ha causato un aumento degli investimenti di capitale e dei costi operativi.

Un duro colpo allo sviluppo dell'energia nucleare fu inferto da un grave incidente verificatosi nella centrale nucleare di Three Mile Island negli Stati Uniti nel 1979, così come in una serie di altri impianti, che portò ad una revisione radicale dei requisiti di sicurezza, inasprindo delle normative esistenti e la revisione dei programmi di sviluppo delle centrali nucleari in tutto il mondo hanno causato enormi danni morali e materiali all’industria dell’energia nucleare. Negli Stati Uniti, che erano leader nell'energia nucleare, gli ordini per la costruzione di centrali nucleari si fermarono nel 1979 e anche la loro costruzione in altri paesi diminuì.

Il grave incidente verificatosi nella centrale nucleare di Chernobyl in Ucraina nel 1986, qualificato sulla scala internazionale degli incidenti nucleari come un incidente del settimo livello più elevato, causò un disastro ambientale su un vasto territorio, perdita di vite umane, sfollamento di centinaia di migliaia di persone persone, hanno minato la fiducia della comunità mondiale nell’energia nucleare.

“La tragedia di Chernobyl è un avvertimento. E non solo nel campo dell’energia nucleare”, ha affermato l’accademico V.A. Legasov, membro della commissione governativa, primo vice accademico A.P. Alexandrov, che diresse l'Istituto di energia atomica intitolato a I.V. Kurcatova.

In molti paesi, i programmi di sviluppo dell'energia nucleare sono stati sospesi e in un certo numero di paesi i piani precedentemente pianificati per il suo sviluppo sono stati completamente abbandonati.

Nonostante ciò, nel 2000, le centrali nucleari attive in 37 paesi producevano il 16% della produzione mondiale di elettricità.

Gli sforzi senza precedenti per garantire la sicurezza del funzionamento delle centrali nucleari lo hanno reso possibile all’inizio del 21° secolo. ripristinare la fiducia del pubblico nell’energia nucleare. Sta arrivando il momento di un “rinascimento” nel suo sviluppo.

Oltre all’elevata efficienza economica e competitività, alla disponibilità di risorse combustibili, all’affidabilità e alla sicurezza, uno dei fattori importanti è che l’energia nucleare è una delle fonti di elettricità più rispettose dell’ambiente, sebbene permanga il problema dello smaltimento del combustibile esaurito.

La necessità di riprodurre (allevamento) il combustibile nucleare è diventata ovvia, ad es. costruzione di reattori a neutroni veloci (autofertilizzanti), introduzione del trattamento del combustibile risultante. Lo sviluppo di quest'area ha avuto seri incentivi e prospettive economiche ed è stato portato avanti in molti paesi.

In URSS iniziarono i primi lavori sperimentali sull'uso industriale dei reattori a neutroni veloci

1949, e dalla metà degli anni '50 iniziò la messa in servizio di una serie di reattori sperimentali BR-1, BR-5, BOR-60 (1969), nel 1973 una centrale nucleare a duplice scopo con una potenza del reattore di 350 MW per la produzione di elettricità e la desalinizzazione dell'acqua di mare; nel 1980 fu lanciato il reattore industriale BN-600 con una capacità di 600 MW.

Negli Stati Uniti è stato attuato un vasto programma di sviluppo in questo settore. Nel 1966-1972 Fu costruito il reattore sperimentale Enrico Fermi l e nel 1980 fu messo in funzione il più grande reattore di ricerca del mondo, l'FFTF con una capacità di 400 MW. In Germania, il primo reattore iniziò a funzionare nel 1974, ma il reattore ad alta potenza SNR-2, che fu costruito, non fu mai messo in funzione. In Francia, nel 1973, fu lanciato il reattore Phenix da 250 MW e nel 1986 il reattore Superphenix da 1.242 MW. Il Giappone ha commissionato il reattore sperimentale Joyo nel 1977 e il reattore Monju da 280 MW nel 1994.

Nel contesto della crisi ambientale con cui la comunità mondiale è entrata nel 21° secolo, l'energia nucleare può dare un contributo significativo alla garanzia di un approvvigionamento energetico affidabile e alla riduzione delle emissioni di gas serra e sostanze nocive nell'ambiente.

L’energia nucleare soddisfa al meglio i principi accettati a livello internazionale dello sviluppo sostenibile, uno dei requisiti più importanti del quale è la disponibilità di sufficienti risorse energetiche e combustibili con un consumo stabile a lungo termine.

Secondo le previsioni basate su calcoli e modelli sullo sviluppo della società e dell'economia mondiale nel 21° secolo, il ruolo dominante dell'industria dell'energia elettrica rimarrà. Entro il 2030, secondo le previsioni dell’Agenzia internazionale per l’energia (IEA), la produzione globale di elettricità sarà più che raddoppiata e supererà i 30mila miliardi. kWh, e secondo le previsioni dell’Agenzia Internazionale per l’Energia Atomica (AIEA), nel contesto del “rinascimento” dell’energia nucleare, la sua quota salirà al 25% della produzione elettrica mondiale, e nel paese verranno costruiti oltre 100 nuovi reattori. mondo nei prossimi 15 anni, e la potenza delle centrali nucleari aumenterà da 370 milioni di kW nel 2006 a 679 milioni di kW nel 2030.

Attualmente, i paesi con una quota elevata del volume totale di elettricità generata stanno sviluppando attivamente l’energia nucleare, tra cui Stati Uniti, Giappone, Corea del Sud e Finlandia. La Francia, riorientando l'industria elettrica del paese verso l'energia nucleare e continuando a svilupparla, ha risolto con successo il problema energetico per molti decenni. La quota delle centrali nucleari nella produzione di elettricità in questo paese raggiunge l'80%. I paesi in via di sviluppo con una quota ancora insignificante di produzione di energia nucleare stanno costruendo centrali nucleari a ritmo elevato. Pertanto, l'India ha annunciato l'intenzione di costruire a lungo termine una centrale nucleare con una capacità di 40 milioni di kW, e la Cina - oltre 100 milioni di kW.

Delle 29 centrali nucleari in costruzione nel 2006, 15 erano situate in Asia. Turchia, Egitto, Giordania, Cile, Tailandia, Vietnam, Azerbaigian, Polonia, Georgia, Bielorussia e altri paesi stanno pianificando di mettere in funzione per la prima volta centrali nucleari.

La Russia prevede un ulteriore sviluppo dell'energia nucleare, che prevede la costruzione di una centrale nucleare con una capacità di 40 milioni di kW entro il 2030. In Ucraina, in conformità con la Strategia Energetica dell’Ucraina per il periodo fino al 2030, si prevede di aumentare la produzione delle centrali nucleari a 219 miliardi di kWh, mantenendola al livello del 50% della produzione totale, e di aumentare la capacità delle centrali nucleari di quasi 2 volte, portandola a 29,5 milioni di kW, con un fattore di utilizzo della capacità installata (IUR) dell'85%, anche attraverso la messa in servizio di nuove unità con una capacità di 1–1,5 milioni di kW e l'estensione della vita operativa del nucleare esistente unità di impianto (nel 2006 in Ucraina la capacità delle centrali nucleari ammontava a 13,8 milioni di kW con la produzione di 90,2 miliardi di kWh di energia elettrica, pari a circa il 48,7% della produzione totale).

Il lavoro in corso in molti paesi per migliorare ulteriormente i reattori termici e a neutroni veloci migliorerà ulteriormente la loro affidabilità, efficienza economica e sicurezza ambientale. A questo proposito diventa importante la cooperazione internazionale. Pertanto, con l'attuazione in futuro del progetto internazionale GT MSR (reattore modulare con turbina a gas raffreddato ad energia solare), caratterizzato da un elevato livello di sicurezza e competitività, minimizzazione dei rifiuti radioattivi, l'efficienza potrebbe aumentare. fino a 50%.

L'uso diffuso in futuro di una struttura a due componenti dell'energia nucleare, comprese le centrali nucleari con reattori a neutroni termici e reattori a neutroni veloci che riproducono il combustibile nucleare, aumenterà l'efficienza dell'uso dell'uranio naturale e ridurrà il livello di accumulo di scorie radioattive.

Va notato il ruolo più importante nello sviluppo dell'energia nucleare del ciclo del combustibile nucleare (NFC), che in realtà è il suo fattore di formazione del sistema. Ciò è causato dalle seguenti circostanze:

Il ciclo del combustibile nucleare deve essere dotato di tutte le soluzioni strutturali, tecnologiche e progettuali necessarie per un funzionamento sicuro ed efficiente;
Il ciclo del combustibile nucleare è una condizione per l’accettabilità sociale e l’efficienza economica dell’energia nucleare e del suo utilizzo diffuso;
lo sviluppo del ciclo del combustibile nucleare porterà alla necessità di combinare i compiti di garantire il livello richiesto di sicurezza delle centrali nucleari che generano elettricità e di ridurre al minimo i rischi associati alla produzione di combustibile nucleare, compresa l'estrazione dell'uranio, il trasporto, il ritrattamento dei materiali esausti combustibile nucleare (SNF) e smaltimento dei rifiuti radioattivi (un sistema unificato di requisiti di sicurezza);
un forte aumento della produzione e dell’uso dell’uranio (la fase iniziale del ciclo del combustibile nucleare) porta ad un aumento del pericolo che i radionuclidi naturali a vita lunga entrino nell’ambiente, il che richiede di aumentare l’efficienza dell’uso del combustibile, riducendo la quantità di rifiuti e la chiusura del ciclo del carburante.

L'efficienza economica di una centrale nucleare dipende direttamente dal ciclo del combustibile, compresa la riduzione dei tempi di rifornimento del carburante e l'aumento delle caratteristiche prestazionali dei gruppi di combustibile (FA). Pertanto, è importante sviluppare e migliorare ulteriormente il ciclo del combustibile nucleare con un elevato tasso di utilizzo del combustibile nucleare e la creazione di un ciclo del combustibile chiuso a basso contenuto di rifiuti.

La strategia energetica dell'Ucraina prevede lo sviluppo del ciclo nazionale del combustibile. Pertanto, la produzione di uranio dovrebbe aumentare da 0,8 mila tonnellate a 6,4 mila tonnellate nel 2030, la produzione nazionale di zirconio, leghe di zirconio e componenti per gruppi di combustibile sarà ulteriormente sviluppata e in futuro la creazione di un ciclo del combustibile chiuso, nonché la partecipazione nella cooperazione internazionale per la produzione di combustibile nucleare. È prevista la partecipazione aziendale dell'Ucraina alla creazione di impianti per la produzione di gruppi di combustibile per i reattori VVER e alla creazione del Centro internazionale per l'arricchimento dell'uranio in Russia, nonché l'ingresso dell'Ucraina nella Banca internazionale del combustibile nucleare proposta dagli Stati Uniti.

L'approvvigionamento di combustibile per l'energia nucleare è della massima importanza per le prospettive del suo sviluppo. L'attuale domanda di uranio naturale nel mondo è di circa 60mila tonnellate, con riserve totali di circa 16 milioni di tonnellate.

Nel 21° secolo Il ruolo dell’energia nucleare aumenterà notevolmente nel garantire la crescente produzione di elettricità nel mondo utilizzando tecnologie più avanzate. L'energia nucleare non ha ancora un serio concorrente a lungo termine. Per poter realizzare il suo sviluppo su larga scala, esso, come già indicato, deve possedere le seguenti proprietà: alta efficienza, disponibilità di risorse, ridondanza energetica, sicurezza, impatto ambientale accettabile. I primi tre requisiti possono essere soddisfatti utilizzando una struttura nucleare a due componenti, costituita da reattori termici e veloci. Con una tale struttura, è possibile aumentare significativamente l'efficienza dell'uso dell'uranio naturale, ridurne la produzione e limitare il livello di ingresso del radon nella biosfera. Le modalità per raggiungere il livello di sicurezza richiesto e ridurre i costi di capitale per entrambi i tipi di reattori sono già note; la loro implementazione richiede tempo e denaro; Quando la società si renderà conto della necessità di un ulteriore sviluppo dell’energia nucleare, sarà effettivamente pronta la tecnologia di una struttura a due componenti, anche se c’è ancora molto da fare in termini di ottimizzazione delle centrali nucleari e della struttura del settore, compresi i combustibili. imprese del ciclo.

Il livello di impatto ambientale è determinato principalmente dalla quantità di radionuclidi nel ciclo del combustibile (uranio, plutonio) e negli impianti di stoccaggio (Np, Am, Cm, prodotti di fissione).

Il rischio derivante dall'esposizione a isotopi a vita breve, ad esempio 1 1 I e 9 0 Sr, l 7 Cs, può essere ridotto a un livello accettabile aumentando la sicurezza delle centrali nucleari, degli impianti di stoccaggio e delle imprese del ciclo del combustibile. L'accettabilità di un simile rischio può essere dimostrata nella pratica. Ma è difficile ed impossibile dimostrare l’affidabilità dello smaltimento degli attinidi e dei prodotti di fissione a vita lunga per milioni di anni.

Indubbiamente non possiamo abbandonare la ricerca di modi per smaltire in modo affidabile i rifiuti radioattivi, ma è necessario sviluppare la possibilità di utilizzare gli attinidi per generare energia, cioè chiudere il ciclo del combustibile non solo per l’uranio e il plutonio, ma anche per gli attinidi (Np, Am, Cm, ecc.). La trasmutazione di pericolosi prodotti di fissione a vita lunga in un sistema di reattori a neutroni termici complicherà la struttura dell'energia nucleare a causa di ulteriori processi tecnologici per la produzione e la lavorazione del combustibile nucleare o aumenterà il numero di tipi di centrali nucleari. L'introduzione di Np, Am, Cm, altri attinidi e prodotti di fissione nel combustibile dei reattori ne complicherà la progettazione, richiederà lo sviluppo di nuovi tipi di combustibile nucleare e influirà negativamente sulla sicurezza.

A questo proposito, si sta prendendo in considerazione la possibilità di creare una struttura tricomponente dell'energia nucleare, costituita da reattori termici e veloci e reattori per la combustione di Np, Am, Cm e altri attinidi e la trasmutazione di alcuni prodotti di fissione.

I problemi più importanti riguardano il trattamento e lo smaltimento dei rifiuti radioattivi, che possono essere convertiti in combustibile nucleare.

Nella prima metà del 21° secolo, l’umanità dovrà compiere un passo avanti scientifico e tecnico verso lo sviluppo di nuovi tipi di energia, compresa l’elettronucleare che utilizza acceleratori di particelle cariche, e in futuro la termonucleare, che richiede l’unione delle forze e la cooperazione internazionale.

La centrale nucleare di Tianwan è la più grande in termini di capacità unitaria delle centrali elettriche tra tutte le centrali nucleari attualmente in costruzione in Cina. Il suo piano generale prevede la possibilità di costruire quattro centrali elettriche con una capacità di 1000 MW ciascuna. La stazione si trova tra Pechino e Shanghai, sulle rive del Mar Giallo. I lavori di costruzione del sito sono iniziati nel 1998. Il primo propulsore della centrale nucleare con il reattore ad acqua raffreddato ad acqua VVER-1000/428 e la turbina K-1000-60/3000, lanciato nel maggio 2006, è stato messo in funzione il 2 giugno 2007, mentre il secondo un'unità dello stesso tipo è stata messa in servizio il 12 settembre 2007. Attualmente, entrambe le unità della centrale nucleare funzionano stabilmente al 100% di potenza e forniscono elettricità alla provincia cinese di Jiangsu. Si prevede di costruire la terza e la quarta unità di potenza della centrale nucleare di Tianwan.

Secondo il livello di sviluppi scientifici e tecnici Energia nucleare russaè uno dei migliori al mondo. Le aziende hanno enormi opportunità per risolvere problemi quotidiani o su larga scala. Gli esperti prevedono un futuro promettente in questo settore, poiché la Federazione Russa dispone di grandi riserve di minerali per la produzione di energia.

Una breve storia dello sviluppo dell'energia nucleare in Russia

L'industria nucleare risale ai tempi dell'URSS, quando si prevedeva di realizzare uno dei progetti dell'autore per creare esplosivi dalla sostanza uranio. Nell'estate del 1945, le armi atomiche furono testate con successo negli Stati Uniti e nel 1949 la bomba nucleare RDS-1 fu utilizzata per la prima volta nel sito di test di Semipalatinsk. Ulteriore sviluppo dell’energia nucleare in Russia era il seguente:

I team di ricerca e produzione hanno lavorato per molti anni per raggiungere un livello elevato nelle armi atomiche e non si fermeranno qui. Successivamente conoscerete le prospettive in questo settore fino al 2035.

Funzionamento delle centrali nucleari in Russia: breve descrizione

Attualmente ci sono 10 centrali nucleari operative. Le caratteristiche di ciascuno di essi saranno discusse di seguito.

N. 1 e N. 2 con un reattore AMB;
N. 3 con reattore BN-600.

Genera fino al 10% del volume totale di energia elettrica. Attualmente, molti sistemi a Sverdlovsk sono in modalità di conservazione a lungo termine e solo l'unità di potenza BN-600 è in funzione. La centrale nucleare di Beloyarsk si trova a Zarechny.

La centrale nucleare di Bilibino è l'unica fonte che fornisce calore alla città di Bilbino e ha una capacità di 48 MW. La stazione genera circa l'80% dell'energia e soddisfa tutti i requisiti per l'installazione delle apparecchiature:

massima facilità d'uso;
maggiore affidabilità operativa;
protezione da danni meccanici;
quantità minima di lavoro di installazione.

Il sistema presenta un vantaggio importante: se il funzionamento dell'unità viene interrotto inaspettatamente, non viene danneggiato. La stazione si trova nell'Okrug autonomo di Chukotka, a 4,5 km di distanza, la distanza da Anadyr è di 610 km.

Qual è lo stato dell’energia nucleare oggi?

Oggi ci sono più di 200 aziende i cui specialisti lavorano instancabilmente alla perfezione energia nucleare in Russia. Pertanto, stiamo andando avanti con fiducia in questa direzione: stiamo sviluppando nuovi modelli di reattori e espandendo gradualmente la produzione. Secondo i membri della World Nuclear Association, la forza della Russia è lo sviluppo delle tecnologie dei neuroni veloci.

Le tecnologie russe, molte delle quali sviluppate da Rosatom, sono molto apprezzate all’estero per il loro costo relativamente basso e la loro sicurezza. Di conseguenza, abbiamo un potenziale piuttosto elevato nel settore nucleare.

La Federazione Russa fornisce ai suoi partner stranieri numerosi servizi legati alle attività in questione. Questi includono:

costruzione di centrali nucleari tenendo conto delle norme di sicurezza;
fornitura di combustibile nucleare;
produzione di oggetti usati;
formazione del personale internazionale;
assistenza nello sviluppo del lavoro scientifico e della medicina nucleare.

La Russia sta costruendo un gran numero di propulsori all'estero. Progetti come Bushehr o Kudankulam, realizzati per le centrali nucleari iraniane e indiane, hanno avuto successo. Hanno consentito la creazione di fonti energetiche pulite, sicure ed efficienti.

Quali problemi legati all’industria nucleare sono sorti in Russia?

Nel 2011, le strutture metalliche (del peso di circa 1.200 tonnellate) sono crollate presso l’LNPP-2, che era in costruzione. Nel corso della commissione di vigilanza è stata scoperta la fornitura di raccordi non certificati e pertanto sono stati adottati i seguenti provvedimenti:

imporre una multa a JSC GMZ-Khimmash per un importo di 30 mila rubli;
esecuzione di calcoli ed esecuzione di lavori volti al rafforzamento del rinforzo.

Secondo Rostechnadzor, la ragione principale della violazione è il livello insufficiente di qualifiche degli specialisti GMZ-Khimmash. La scarsa conoscenza dei requisiti delle normative federali, delle tecnologie di produzione di tali apparecchiature e della documentazione di progettazione ha portato al fatto che molte di queste organizzazioni hanno perso le licenze.

Nella centrale nucleare di Kalinin, il livello di potenza termica dei reattori è aumentato. Un evento del genere è estremamente indesiderabile, poiché esiste la possibilità di un incidente con gravi conseguenze sulle radiazioni.

Studi a lungo termine condotti in paesi stranieri hanno dimostrato che la vicinanza alle centrali nucleari porta ad un aumento della leucemia. Per questo motivo in Russia ci sono stati molti rifiuti di progetti efficaci, ma molto pericolosi.

Prospettive per le centrali nucleari in Russia

Le previsioni per il futuro utilizzo dell’energia nucleare sono contraddittorie e ambigue. La maggior parte di loro concorda sul fatto che entro la metà del 21° secolo il fabbisogno aumenterà a causa dell’inevitabile aumento della popolazione.

Il Ministero dell'Energia della Federazione Russa ha annunciato la strategia energetica della Russia per il periodo fino al 2035 (informazioni ricevute nel 2014). L’obiettivo strategico dell’energia nucleare comprende:

Tenendo conto della strategia stabilita, si prevede di risolvere i seguenti compiti in futuro:

migliorare lo schema di produzione, circolazione e smaltimento di carburante e materie prime;
sviluppare programmi mirati per garantire il rinnovamento, la sostenibilità e una maggiore efficienza della base di carburante esistente;
implementare i progetti più efficaci con un elevato livello di sicurezza e affidabilità;
aumentare l’esportazione di tecnologie nucleari.

Il sostegno statale alla produzione di massa di centrali nucleari è la base per il successo della promozione dei beni all’estero e per l’alta reputazione della Russia sul mercato internazionale.

Cosa ostacola lo sviluppo dell’energia nucleare in Russia?

Lo sviluppo dell'energia nucleare nella Federazione Russa si trova ad affrontare alcune difficoltà. Ecco i principali:

In Russia, l’energia nucleare è uno dei settori più importanti dell’economia. La corretta attuazione dei progetti in fase di sviluppo può aiutare a sviluppare altri settori, ma ciò richiede molto impegno.

L'energia nucleare è uno dei rami dell'industria energetica. La produzione di energia elettrica si basa sul calore rilasciato durante la fissione dei nuclei metallici pesanti radioattivi. I combustibili più utilizzati sono gli isotopi del plutonio-239 e dell'uranio-235, che decadono in speciali reattori nucleari.

Secondo le statistiche del 2014, l’energia nucleare produce circa l’11% di tutta l’elettricità nel mondo. I primi tre paesi in termini di produzione di energia nucleare sono Stati Uniti, Francia e Russia.

Questo tipo di produzione di energia viene utilizzata nei casi in cui le risorse naturali del paese non consentono la produzione di energia nei volumi richiesti. Ma c’è ancora un dibattito su questo settore energetico. L'efficienza economica e la sicurezza della produzione sono messe in discussione a causa dei rifiuti pericolosi e delle possibili perdite di uranio e plutonio nella produzione di armi nucleari.

Sviluppo dell'energia nucleare

L’elettricità nucleare fu generata per la prima volta nel 1951. Nello stato dell'Idaho, negli Stati Uniti, gli scienziati hanno costruito un reattore funzionante in modo stabile con una capacità di 100 kilowatt. Durante la devastazione del dopoguerra e la rapida crescita del consumo di elettricità, l’energia nucleare ha acquisito particolare importanza. Pertanto, tre anni dopo, nel 1954, iniziò a funzionare la centrale elettrica della città di Obninsk e, un mese e mezzo dopo il lancio, l'energia da essa prodotta iniziò a confluire nella rete Mosenergo.

Successivamente, la costruzione e il lancio delle centrali nucleari hanno acquisito un ritmo rapido:

1956: nel Regno Unito inizia a funzionare la centrale nucleare Calder Hall-1 con una capacità di 50 MW;
1957 – inaugurazione della centrale nucleare di Shippingport negli USA (60 megawatt);
1959 - Viene aperta la centrale Marcoule con una capacità di 37 MW vicino ad Avignone in Francia.

L'inizio dello sviluppo dell'energia nucleare nell'URSS è stato segnato dalla costruzione e dal lancio della centrale nucleare siberiana con una capacità di 100 MW. Il ritmo di sviluppo dell'industria nucleare a quel tempo era in aumento: nel 1964 furono lanciate le prime unità delle centrali nucleari di Beloyarsk e Novovoronezh con una capacità rispettivamente di 100 e 240 MW. Nel periodo dal 1956 al 1964, l’URSS costruì 25 impianti nucleari in tutto il mondo.

Poi, nel 1973, fu lanciata la prima unità ad alta potenza della centrale nucleare di Leningrado con una capacità di 1000 MW. Un anno prima, una centrale nucleare aveva iniziato a funzionare nella città di Shevcheko (ora Aktau), in Kazakistan. L'energia che produce è stata utilizzata per desalinizzare le acque del Mar Caspio.

All'inizio degli anni '70 del XX secolo, il rapido sviluppo dell'energia nucleare era giustificato da una serie di ragioni:

assenza di risorse idroelettriche non sfruttate;
crescita del consumo di elettricità e dei costi energetici;
embargo commerciale sulle forniture energetiche dai paesi arabi;
riduzione prevista dei costi di costruzione delle centrali nucleari.

Tuttavia, negli anni '80 dello stesso secolo, la situazione si rivelò opposta: la domanda di elettricità si stabilizzò, così come il costo del combustibile naturale. E il costo per costruire una centrale nucleare, al contrario, è aumentato. Questi fattori hanno creato seri ostacoli allo sviluppo di questo settore industriale.

L’incidente della centrale nucleare di Chernobyl nel 1986 creò seri problemi allo sviluppo dell’energia nucleare. Un disastro su larga scala causato dall'uomo ha costretto il mondo intero a pensare alla sicurezza dell'atomo pacifico. Allo stesso tempo, è iniziato un periodo di stagnazione nell’intero settore dell’energia nucleare.

L’inizio del 21° secolo ha segnato la rinascita dell’energia nucleare russa. Tra il 2001 e il 2004 furono commissionati tre nuovi propulsori.

Nel marzo 2004, secondo il decreto presidenziale, è stata costituita l'Agenzia federale per l'energia atomica. E tre anni dopo fu sostituito dalla società statale Rosatom

Nella sua forma attuale, l'energia nucleare russa è un potente complesso di oltre 350 imprese, il cui personale si avvicina ai 230mila. La società è al secondo posto nel mondo in termini di riserve di combustibile nucleare e volumi di produzione di energia nucleare. L'industria si sta sviluppando attivamente; attualmente è in corso la costruzione di 9 centrali nucleari nel rispetto dei moderni standard di sicurezza.

Industrie dell'energia nucleare

L'energia nucleare nella Russia moderna è un complesso complesso costituito da diverse industrie:

estrazione e arricchimento dell'uranio - il principale combustibile per i reattori nucleari;
un complesso di imprese per la produzione di isotopi di uranio e plutonio;
stesse imprese di energia nucleare, che svolgono compiti di progettazione, costruzione e gestione di centrali nucleari;
produzione di centrali nucleari.

Gli istituti di ricerca sono indirettamente collegati all'energia nucleare, dove sviluppano e migliorano le tecnologie di produzione di elettricità. Allo stesso tempo, tali istituzioni si occupano dei problemi delle armi nucleari, della sicurezza e della costruzione navale.

Energia nucleare in Russia

La Russia dispone di tecnologie nucleari a ciclo completo: dall’estrazione del minerale di uranio alla generazione di elettricità nelle centrali nucleari. Il complesso dell'energia nucleare comprende 10 centrali elettriche operative con 35 unità elettriche operative. È inoltre in corso attivamente la costruzione di 6 centrali nucleari e sono in fase di elaborazione i piani per la costruzione di altre 8.

La maggior parte dell’energia generata dalle centrali nucleari russe viene utilizzata direttamente per soddisfare i bisogni della popolazione. Tuttavia, alcune stazioni, ad esempio Beloyarskaya e Leningradskaya, forniscono acqua calda agli insediamenti vicini. Rosatom sta sviluppando attivamente un impianto di riscaldamento nucleare che consentirà di riscaldare a basso costo le regioni selezionate del paese.

L'energia nucleare nei paesi di tutto il mondo

Il primo posto nella produzione di energia nucleare è occupato dagli Stati Uniti con 104 reattori nucleari con una capacità di 798 miliardi di kilowattora all'anno. Al secondo posto c'è la Francia, dove si trovano 58 reattori. Dietro c'è la Russia con 35 unità di potenza. Corea del Sud e Cina completano la top five. Ciascun paese dispone di 23 reattori, solo la Cina è seconda dopo la Corea in termini di volume di elettricità nucleare prodotta: 123 miliardi di kWh/anno contro 149 miliardi di kWh/anno.

Oggi, circa il 17% della produzione globale di elettricità proviene da centrali nucleari (NPP). In alcuni paesi la sua quota è molto più elevata. Ad esempio, in Svezia costituisce circa la metà di tutta l'elettricità, in Francia circa tre quarti. Recentemente, secondo un programma adottato in Cina, si prevede di aumentare da cinque a sei volte il contributo energetico delle centrali nucleari. Negli Stati Uniti e in Russia le centrali nucleari svolgono un ruolo notevole, anche se non ancora decisivo.

Più di quarant'anni fa, quando la prima centrale nucleare produsse elettricità nell'allora poco conosciuta città di Obninsk, a molti sembrò che l'energia nucleare fosse completamente sicura e rispettosa dell'ambiente. L'incidente in una delle centrali nucleari americane, e poi il disastro di Chernobyl, hanno dimostrato che in realtà l'energia nucleare è irta di grandi pericoli. Le persone sono spaventate. Oggi la resistenza pubblica è tale che la costruzione di nuove centrali nucleari nella maggior parte dei paesi si è praticamente fermata. Le uniche eccezioni sono i paesi dell'Asia orientale: Giappone, Corea, Cina, dove l'energia nucleare continua a svilupparsi.

Gli specialisti che sono ben consapevoli dei punti di forza e di debolezza dei reattori guardano con più calma ai pericoli nucleari. L'esperienza accumulata e le nuove tecnologie consentono di costruire reattori la cui probabilità di andare fuori controllo, sebbene non pari a zero, è estremamente ridotta. Nelle moderne imprese nucleari è garantito il più rigoroso controllo delle radiazioni nei locali e nei canali dei reattori: tute sostituibili, scarpe speciali, rilevatori automatici di radiazioni che non apriranno mai le porte della camera di equilibrio se vi sono anche piccole tracce di "sporcizia" radioattiva su di esse. Voi. Ad esempio, in una centrale nucleare in Svezia, dove i pavimenti in plastica più puliti e la continua purificazione dell’aria in stanze spaziose sembrerebbero escludere anche il pensiero di qualsiasi contaminazione radioattiva evidente.

L’energia nucleare è stata preceduta dai test sulle armi nucleari. Bombe nucleari e termonucleari furono testate sulla terra e nell'atmosfera, le cui esplosioni sconvolsero il mondo. Allo stesso tempo, gli ingegneri stavano anche sviluppando reattori nucleari progettati per produrre energia elettrica. La priorità è stata data alla direzione militare: la produzione di reattori per navi da guerra. I dipartimenti militari consideravano particolarmente promettente l'impiego dei reattori sui sottomarini: tali navi avrebbero un raggio d'azione quasi illimitato e potrebbero rimanere sott'acqua per anni. Gli americani concentrarono i loro sforzi sulla creazione di reattori ad acqua pressurizzata, in cui l'acqua ordinaria ("leggera") fungeva da moderatore di neutroni e refrigerante e che avevano una grande potenza per unità di massa della centrale elettrica. Sono stati costruiti prototipi terrestri in scala reale di reattori da trasporto, sui quali sono state testate tutte le soluzioni di progettazione e sono stati testati i sistemi di controllo e di sicurezza. A metà degli anni '50 del XX secolo. Il primo sottomarino a propulsione nucleare, il Nautilus, navigò sotto i ghiacci del Mar Glaciale Artico.

Un lavoro simile è stato svolto nel nostro paese, solo che insieme ai reattori ad acqua pressurizzata è stato sviluppato un reattore a canale di grafite (in cui l'acqua fungeva anche da refrigerante e la grafite da moderatore). Tuttavia, rispetto a un reattore ad acqua pressurizzata, il reattore in grafite ha una bassa densità di potenza. Allo stesso tempo, un tale reattore presentava un vantaggio importante: esisteva già una notevole esperienza nella costruzione e nel funzionamento di reattori industriali di grafite, che differiscono dagli impianti di trasporto principalmente per la pressione e la temperatura dell'acqua di raffreddamento. E avere esperienza significava risparmiare tempo e denaro nel lavoro di sviluppo. Durante la creazione di un prototipo a terra di un reattore di grafite per installazioni di trasporto, la sua inutilità è diventata evidente. E poi si è deciso di usarlo per l'energia nucleare. Il 27 giugno 1954 il reattore AM, o meglio il suo turbogeneratore da 5000 kW, fu collegato alla rete elettrica e il mondo intero apprese che la prima centrale nucleare al mondo, una centrale nucleare, era stata lanciata in URSS.

Insieme ai reattori a canale di grafite nel nostro paese, così come negli Stati Uniti, dalla metà degli anni '50 del 20 ° secolo. anni, si è sviluppata una direzione basata sull'uso di reattori ad acqua pressurizzata (VVER). La loro caratteristica è un enorme corpo con un diametro di 4,5 me un'altezza di 11 m, progettato per l'alta pressione - fino a 160 atm. La produzione e il trasporto di tali involucri al sito della centrale nucleare sono un compito estremamente difficile. Le aziende americane, avendo iniziato lo sviluppo dell'energia nucleare basata sui reattori PWR, costruirono fabbriche sulle rive dei fiumi per la produzione di navi reattore, costruirono chiatte per trasportarle sul sito di costruzione della centrale nucleare e gru con una capacità di sollevamento di 1000 tonnellate. Questo approccio ponderato ha permesso agli Stati Uniti non solo di soddisfare i propri bisogni, ma anche di conquistare il mercato estero per la produzione di energia nucleare negli anni '70. L’URSS non poteva sviluppare la base industriale per le centrali nucleari con reattori VVER in modo così ampio e rapido. All'inizio, solo un impianto di Izhora poteva produrre un reattore all'anno. Il lancio di Attommash avvenne solo alla fine degli anni '70.

Il reattore RBMK (reattore ad alta potenza, a canale), in cui l'acqua che raffredda gli elementi combustibili è allo stato di ebollizione, è apparso come la fase successiva nello sviluppo sequenziale dei reattori a canale di grafite: un reattore di grafite industriale, un reattore di livello mondiale prima centrale nucleare, reattori della centrale nucleare di Beloyarsk. La centrale nucleare di Leningrado presso RBMK ha mostrato il suo carattere. Nonostante la presenza di un tradizionale sistema di controllo automatico, l'operatore doveva intervenire sempre più spesso nel controllo del reattore man mano che il combustibile bruciava (fino a 200 volte per turno). Ciò era dovuto alla comparsa o all'intensificazione del feedback positivo durante il funzionamento del reattore, che portava allo sviluppo di instabilità per un periodo di 10 minuti. Per il normale funzionamento stabile di qualsiasi dispositivo con feedback positivo, è necessario un sistema di controllo automatico affidabile. Tuttavia, esiste sempre il pericolo di un incidente a causa del guasto di un tale sistema. Il problema dell'instabilità fu riscontrato anche in Canada, quando nel 1971 fu lanciato un reattore a canale con acqua pesante come moderatori di neutroni e acqua leggera bollente come refrigerante. Gli specialisti canadesi hanno deciso di non sfidare il destino e hanno chiuso l'installazione. Un nuovo sistema di controllo automatico adattato all'RBMK è stato sviluppato in tempi relativamente brevi. La sua implementazione ha assicurato una stabilità accettabile del reattore. L'URSS iniziò la costruzione in serie di centrali nucleari con reattori RBMK (tali centrali non furono utilizzate in nessuna parte del mondo).

Nonostante l’introduzione di un nuovo sistema normativo, permane una terribile minaccia. Il reattore RBMK è caratterizzato da due stati estremi: in uno di essi i canali del reattore sono riempiti con acqua bollente e nell'altro con vapore. Il coefficiente di moltiplicazione dei neutroni quando riempito con acqua bollente è maggiore rispetto a quando riempito con vapore. In questa condizione si verifica un feedback positivo, in cui un aumento di potenza provoca la comparsa di una quantità aggiuntiva di vapore nei canali, che a sua volta porta ad un aumento del fattore di moltiplicazione dei neutroni, e quindi ad un ulteriore aumento di potenza. Ciò è noto da molto tempo, sin dalla progettazione dell'RBMK. Tuttavia, solo dopo il disastro di Chernobyl, a seguito di un'analisi approfondita, divenne chiaro che era possibile accelerare un reattore utilizzando neutroni rapidi. A 1 ora e 23 minuti. Il 26 aprile 1986 esplose il reattore del quarto blocco della centrale nucleare di Chernobyl. Le sue conseguenze sono terribili.

Quindi è necessario sviluppare l’energia nucleare? La generazione di energia nelle centrali nucleari e negli ACT (impianti di fornitura di calore nucleare) è il modo più rispettoso dell'ambiente di produrre energia. Energia dal vento, dal sole, dal calore sotterraneo, ecc. non può sostituire immediatamente e rapidamente l’energia nucleare. Secondo le previsioni negli USA all'inizio del 21° secolo. Tutti questi metodi di produzione di energia non rappresenteranno più del 10% dell’energia generata a livello mondiale.

È possibile salvare il nostro pianeta dall’inquinamento causato da milioni di tonnellate di anidride carbonica, ossido di azoto e zolfo, costantemente emessi dalle centrali termoelettriche alimentate a carbone e olio combustibile, e smettere di bruciare enormi quantità di ossigeno solo con l’aiuto di energia nucleare. Ma solo se viene soddisfatta una condizione: Chernobyl non deve ripetersi. Per fare ciò, è necessario creare un reattore energetico assolutamente affidabile. Ma in natura non esiste nulla di assolutamente affidabile; tutti i processi che non contraddicono le leggi della natura si verificano con maggiore o minore probabilità. E gli oppositori dell'energia nucleare sostengono qualcosa del genere: un incidente è improbabile, ma non ci sono garanzie che non accada né oggi né domani. Quando pensi a questo, devi considerare quanto segue. In primo luogo, l'esplosione del reattore RBMK nello stato in cui era operativo prima dell'incidente non è affatto un evento improbabile. In secondo luogo, con questo approccio, dobbiamo tutti vivere nella costante paura che la Terra entri in collisione con un grande asteroide oggi o domani, anche la probabilità di un tale evento non è zero; Sembra che un reattore per il quale la probabilità di un incidente grave è piuttosto bassa possa essere considerato assolutamente sicuro.

L'URSS ha accumulato molti anni di esperienza nella costruzione e nel funzionamento di centrali nucleari con reattori VVER (simili ai PWR americani), sulla base dei quali è possibile creare un reattore energetico più sicuro in un tempo relativamente breve. Tale che in caso di emergenza, tutti i frammenti radioattivi di fissione dei nuclei di uranio devono rimanere all'interno dell'involucro di contenimento

A causa dell'avvicinarsi della catastrofe ambientale, i paesi sviluppati con grandi popolazioni non potranno fare a meno dell'energia nucleare nel prossimo futuro, anche con alcune riserve di combustibili convenzionali. La modalità di risparmio energetico può solo posticipare il problema per un po', ma non risolverlo. Inoltre, molti esperti ritengono che nelle nostre condizioni non sarà possibile ottenere nemmeno un effetto temporaneo: l'efficienza delle imprese fornitrici di energia dipende dal livello di sviluppo economico. Anche negli Stati Uniti sono trascorsi 20-25 anni dalla data di introduzione nell'industria della produzione ad alta intensità energetica.

La pausa forzata che si è creata nello sviluppo dell'energia nucleare dovrebbe essere sfruttata per sviluppare un reattore energetico abbastanza sicuro basato sul reattore VVER, nonché per sviluppare reattori energetici alternativi, la cui sicurezza dovrebbe essere allo stesso livello, e la l’efficienza economica è molto più elevata. Si consiglia di costruire una centrale nucleare dimostrativa con un reattore sotterraneo VVER nella posizione più conveniente per testarne l'efficienza economica e la sicurezza.

Recentemente sono state proposte varie soluzioni progettuali per le centrali nucleari. In particolare, la centrale nucleare compatta è stata sviluppata da specialisti dell'Ufficio di ingegneria navale di San Pietroburgo "Malachite". La stazione proposta è destinata alla regione di Kaliningrad, dove il problema delle risorse energetiche è piuttosto acuto. Gli sviluppatori hanno previsto l'uso di un refrigerante metallico liquido (una lega di piombo e bismuto) nella centrale nucleare ed escludono la possibilità che si verifichino incidenti pericolosi per le radiazioni, anche sotto qualsiasi influenza esterna. La stazione è ecologica ed economicamente efficiente. Si suppone che tutta la sua attrezzatura principale sia collocata in profondità nel sottosuolo, in un tunnel con un diametro di 20 m posto tra le rocce. Ciò consente di ridurre al minimo il numero di strutture fuori terra e l'area del terreno alienato. Anche la struttura della centrale nucleare progettata è modulare, il che è molto importante. La capacità di progettazione della centrale nucleare di Kaliningrad è di 220 MW, ma può essere ridotta o aumentata più volte, se necessario, modificando il numero di moduli.