Сучасні екологічні підходи до існування

За даними МАГАТЕ, на 1 січня 2000 р. у світі діяло 433 реактори загальною потужністю 349 ГВт, що забезпечувало виробництво близько 6 % всієї енергії та 17 % електроенергії. На стадії будівництва перебувало 37 реакторів загальною потужністю 31 ГВт [70]. Основна їх частина припадає на країни Далекосхідного регіону (Японія, Китай та Південна Корея).

Розподіл потужностей АЕС у країнах з найбільш розвиненою атомною енергетикою та їх внесок у загальне виробництво електроенергії (за станом на 1 січня 2000 р.) наведено у таблиці 1.4.2.1. [70].

* 3-й блок Чорнобильської АЕС було закрито наприкінці 2000 р.

Атомна енергетика (АЕ), як галузь промисловості, що потребує застосування передових технологій, набула особливо великого розвитку в країнах Європейського Союзу: 35 % електроенергії тут генерується на атомних електростанціях (АЕС), 27 % — одержують з твердого органічного палива, 16 % — з природного газу, 14 % — на гідростанціях та за допомогою інших поновлюваних джерел, 8 % — з використанням нафти [63].

З таблиці видно, що найбільша кількість енергоблоків розташована у США, а далі, в порядку зменшення їх кількості, йдуть Франція, Японія, Німеччина та інші країни. Україна нині посідає восьме місце в світі за потужністю своїх АЕС.

Основний тип АЕС у більшості країн — легководні реактори під тиском PWR (Pressurized Water Reactors) та подібні їм за конструкцією водно-водяні енергетичні реактори ВВЕР (65 % усієї наявної потужності). Ще один поширений вид реакторів — легководні киплячі BWR (Boiling Water Reactors), на які припадає 22 % потужності всіх реакторів. В Англії набули розвитку реактори з газовим охолоджуванням типів GCR та AGR (Gas Cooled Reactors та Advanced Gas Reactors), потужність яких становить 3,4 % від світової. Канада надає перевагу розвиткові важководних реакторів під тиском PHWR (Pressurіzed Heavy Water Reactors), зокрема найвідомішому їх типові — CANDU (CANadian Deuterium-Uranium). На них припадає 4,5 % потужності всіх діючих у світі реакторів. Частка реакторів типу РБМК (реактори великої потужності канального типу) становить 3,9 % від загальної їх кількості. Усі згадані реактори використовують енергію теплових (уповільнених) нейтронів. І, нарешті, потужність реакторів, які працюють на швидких нейтронах — FBR (Fast Breeder Reactors), становить близько 0,3 % [70].

Наявність багатьох типів діючих реакторів є результатом пошуку їх оптимальної конструкції. До того ж кожен з них відбиває рівень розвитку технології у конкретних країнах та можливості ядерного паливного циклу.

Темпи зростання потужностей атомної енергетики у більшості країн були максимальними у 60-70-х роках, далі поступово зменшувалися. Останнім часом різні країни дедалі частіше орієнтуються на пріоритетний розвиток атомної енергетики. І тут істотну роль відіграє розробка конструкцій нових, удосконалених реакторів, які за своїми технічними та економічними показниками й рівнем безпеки значно перевершують існуючі [36]. Наприклад, у США, де протягом тривалого часу не було замовлень на нові реактори, одержано сертифікат регулюючих органів на конструкцію вдосконалених реакторів PWR та BWR великої потужності, зокрема на реактор АР-600 з пасивними (тобто такими, що ґрунтуються на фундаментальних фізичних законах) системами захисту. Він розрахований на 60-річний строк служби. У Франції було поставлено під навантаження енергоблок "Civaux-2"— останній реактор, збудований у Західній Європі. Фірми Франції та Німеччини завершили розробку базового проекту європейського легководяного реактора під тиском ERP потужністю 1500 МВт, який відповідає вимогам європейських енергетичних підприємств. Росія закінчує будівництво трьох нових енергоблоків ВВЕР-1000 на Ростовській та Калінінській АЕС, а також РБМК удосконаленої конструкції на Курській АЕС. Атомна енергетика Росії забезпечує виробництво 13 % всієї електроенергії в країні. Тривають розробки проектів удосконалених реакторів ВВЕР середньої потужності з пасивними системами захисту. В Японії діють 53 реактори загальною потужністю 43,7 ГВт. Ведуться роботи зі спорудження двох удосконалених киплячих реакторів потужністю 1350 МВт. У Південній Кореї розпочалась комерційна експлуатація важководного реактора "Wolsong-4" , що довело кількість діючих тут реакторів до 16. Ведеться будівництво двох стандартизованих блоків реактора PWR потужністю по 1000 МВт вітчизняної конструкції. У Китаї розгорнулося будівництво двох блоків ВВЕР-1000 і триває спорудження п'яти реакторів інших типів.

На рис. 1.4.2.1. наведено карту Європи [30] з місцями розташування атомних електростанцій в різних країнах, яка свідчить про те, що атомна енергетика набула в наш час величезного розвитку.

Прогнозування подальшого розвитку АЕ у світі невіддільне від вибору шляхів стабільного світового розвитку. При зростанні чисельності населення Землі (вважається, що до середини ХХІ століття його кількість сягне 10 мільярдів чоловік), значно підвищуються світові енергетичні потреби та наявність джерел енергії, здатних задовольнити ці потреби. За даними Міжнародного енергетичного агентства Організації економічного співробітництва та розвитку, світове споживання електроенергії найбільшим буде в країнах, що розвиваються: 5,2-5,5 % на рік. У країнах Західної Європи це зростання становитиме 1,1-2,2%, а в країнах СНД 0,3-1,5 % [69].

Рис.1.4.2.1. Карта-схема розташування атомних електростанцій в країнах Європи [30].

Міжнародний інститут прикладного системного аналізу та Всесвітня енергетична рада розробили три варіанти розвитку потужності атомної енергетики у світі та виробництва електроенергії на АЕС до 2050 р. (табл. 1.4.2.2., 1.4.2.3.) [69] .

Таблиця 1.4.2.2. Прогнозована потужність АЕС у світі, ГВт

Таблиця 1.4.2.3. Прогнозоване виробництво атомної енергії у світі, ТВт · год

У варіанті інтенсивного розвитку, який відповідає високому загальному економічному рівню і використанню новітньої технології, враховується той факт, що економічні показники та сприятливі екологічні характеристики АЕ зможуть змінити ставлення до неї громадськості та орієнтацію існуючих енергетичних програм. У цьому випадку вона як джерело, що практично не має екологічних забруднювачів, розвиватиметься переважно у Західній Європі та в країнах Азії. Потужність АЕС за наступні 50 років зросте майже в п'ять разів, а їхня частка у загальному виробництві енергії, яка нині становить 6,2 %, досягне 11,5 %. Рівень виробництва АЕ завдяки вищим коефіцієнтам використання встановленої потужності у варіанті інтенсивного розвитку зросте до 2050 р. у 5,6 рази. При цьому темпи будівництва нових АЕС мають трохи прискоритися порівняно з тими, що були протягом 1970-1980 рр. Збільшення терміну експлуатації реакторів забезпечить приріст потужностей на рівні 35 ГВт/рік.

Варіант помірного розвитку передбачає зростання потужностей АЕС за 50 років у середньому на 15 ГВт/рік. У цьому випадку вважається, що світові потреби в енергії будуть меншими, ніж за варіанта інтенсивного розвитку, а частка АЕ у виробництві енергії становитиме 12 %.

Варіант мінімального розвитку базується на припущенні, що у більшості країн нові реактори не будуватимуться (так звана "ядерна пауза") і тільки в окремих державах ядерні програми розвиватимуться. При цьому більшість діючих реакторів поступово зніматиметься з експлуатації, і лише частина з них замінюватиметься на нові. Зростання потужностей АЕС та виробництва електроенергії на них відбуватиметься до 2030 р., аж поки не вичерпаються ресурси роботи діючих реакторів і не будуть виконані прийняті ядерні програми. Загальна потужність АЕС у цьому разі в 2050 р. буде дещо меншою за нинішню, але виробництво електроенергії на них трохи перевищить існуючий рівень. Частка АЕ у виробництві всіх видів енергії зменшиться до 3,5 % внаслідок переважаючого застосування неядерних енергетичних джерел.

Таким чином атомна енергетика за будь-якого варіанта її подальшого розвитку відіграватиме істотну роль у паливно-енергетичному балансі різних країн світу, а, через це, потребує забезпечення екологічно безпечного функціонування зооценозу атомної енергетики.

Застосування новітніх технологій може відкрити принципово нові шляхи розвитку атомної енергетики в майбутньому. Один з них — так званий електроядерний метод, коли сам реактор перебуває у підкритичному стані і нейтрони, необхідні для керованої ланцюгової реакції поділу ядер, вводяться в активну зону за допомогою прискорювача протонів. Такий метод практично розв'язує проблему безпеки, виключає можливість аварій, не потребує введення поглинаючих стержнів у активну зону. Робота самого реактора при цьому задається режимом роботи прискорювача. Додаткова важлива перевага електроядерного методу — відсутність необхідності збагачення урану, можливість застосування збідненого урану та використання торієвого паливного циклу. Завдяки цьому можна здійснити трансмутацію елементів, що утворюються під час роботи реактора, і позбутися у такий спосіб найшкідливіших довгоживучих трансуранових елементів [75].

Ведуться пошуки у галузі термоядерного синтезу, що ведуться вже протягом півстоліття. Енергія, яка виділяється під час синтезу легких ядер, на порядок перевищує ту, що використовується у результаті реакції поділу важких ядер. Нині за участю країн Європейського Союзу, Росії та Японії розробляється проект створення Міжнародного термоядерного реактора (ІТЕР), який може стати прототипом промислового реактора майбутнього [54].