Атомные электрические станции: состояние, проблемы, перспективы строительства в Республике Беларусь

МИНИСТЕРСТВО  ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ

УО «БЕЛОРУССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ЭКОНОМИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ» 
 

     Кафедра технологии важнейших отраслей промышленности 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     РЕФЕРАТ 

по дисциплине: Основы энергосбережения 

на тему: Атомные электрические станции: состояние, проблемы,          перспективы строительства в Республике Беларусь. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     Студентка                                                                          Е.А. Моисеенко

     ФВШТ, 2 курс, ДТТ-2                (подпись)           

                                                                     (дата) 
 
 

     Проверил                                    (подпись)                       В.А. Тарасевич                                                                                                           (дата)                                                     

                           
 

     МИНСК 2010

 

Оглавление

 

Введение 

     В конце тысячелетия, когда общество все дальше продвигается по пути техногенного развития, развиваются уже существующие и зарождаются новые производственные отрасли, когда «высокие технологии»  вошли практически в каждый современный дом и многие люди не могут представить жизни без них, мы более отчетливо видим неограниченность человеческих потребностей. Чем больше человечество создает, тем  больше оно потребляет, в том числе такой важный ресурс, как энергия.

     Известно, что наиболее освоенными и широко используемыми источниками энергии на Земле в настоящее время являются: полезные ископаемые органического происхождения, возобновляемые источники энергии также органического происхождения (древесное топливо и т. п.), а также источники гидравлической энергии (пригодные для этой цели реки и другие водоемы), в совокупности удовлетворяющие современные потребности человечества в энергии приблизительно на 80%. Однако:

     запасы  полезных ископаемых довольно ограничены и распределены на Земле весьма не равномерно с геополитической точки зрения; возобновляемые источники энергии (древесное топливо и т. п.) недостаточно калорийны и их широкое использование для удовлетворения существующих сегодня потребностей грозит очевидной экологической катастрофой; возможности использования энергии водоемов также весьма ограничены и сопряжены с негативным влиянием на экологию, поэтому, наиболее авторитетные ученые отечественной и зарубежной науки полагают, что перспективным направлением для развития энергосистем в ближайшем обозримом будущем все еще будет оставаться ядерная энергетика, несмотря на возможные опасности связанные с использованием радиоактивных материалов, как основного топлива ядерных энергетических установок.

     Перспективность ядерной энергетики, несмотря на последствия Чернобыльской трагедии, становится с каждым годом все более очевидной и вопрос о построении собственной АЭС в нашей республике приобретает все больший общественный резонанс.

     Цель  своей работы я вижу в определении проблем и возможностей современных АЭС и рассмотрении перспективы строительства  АЭС в Республике Беларусь.

     Задачи  работы определяются целью, а именно:

• описать состояние, типы и виды современных АЭС;
• определить проблемы и перспективы развития атомной энергетики в мире;
• показать возможности и перспективы строительства АЭС в Республике Беларусь.

     Для создания работы мною использовались следующие материалы и источники: учебники для техникумов «Атомные электрические станции» (Маргулова Т. Х., Порушко Л. А.), «Атомные электрические станции» (под ред. Л. М. Воронина), учебник для ВУЗов «Тепловые и атомные электрические станции» (Л. С. Стерман, В. М. Ладыгин, С. Г. Тишин), а также электронный информационный ресурс http://www.aarhusbel.com/nuclear-belarus. 

 

«АТОМНАЯ ЭНЕРГЕТИКА - ПЕРСПЕКТИВНАЯ ОТРАСЛЬ. 
В ней экология и экономика идут рука об руку.» 
Роберт Нигматулин. 

      1.Типы  атомных электростанций  

     На  атомных электростанциях, так же как и на электростанциях, работающих на органическом топливе (ТЭС), осуществляется процесс превращения энергии, содержащейся в рабочей среде (паре), в электрическую. Различие между процессами, происходящими на АЭС и ТЭС, состоит лишь в том, что в одном случае используется энергия, выделяющаяся при распаде тяжелых элементов (применяемых в качестве топлива), а другом – при горении органического топлива.

     Атомные станции могут быть конденсационными электростанциями (АКЭС) и теплоэлектроцентралями (АТЭЦ). Атомная энергия может  использоваться также и только для целей теплоснабжения: атомные станции промышленного теплоснабжения (АСТП).

     Топливом  для АЭС является ядерное топливо, содержащееся в твэлах, представляющих из себя тепловыделяющие сборки (ТВС). Для современных мощных реакторов  загрузка составляет от 40 до 190 тонн. Особенность процесса в том, что масса выгружаемых после отработки определенного срока ТВС такая же, как и масса свежезагружаемых. Происходит лишь частичная замена ядерного горючего на продукты деления. Выгружаемое из реактора топливо имеет все еще значительную ценность. Поэтому для АЭС расход ядерного горючего не является характерной величиной, а степень использования внутриядерной энергии характеризуется глубиной выгорания.

     Основным  элементом атомной электростанции является ядерный реактор – источник энергии на ядерном топливе, в котором под действием свободных нейтронов осуществляется управляемая цепная реакция деления тяжелых ядер (ядерного топлива).

     Энергоблок  на атомной электростанции включает в себя реактор, парогенераторы, турбины  и служит для преобразования энергии ядерного топлива в электрическую.

     Все реакторы можно классифицировать

по  назначению:

• энергетические (основное требование к экономичности термодинамического цикла);
• исследовательские (пучки нейтронов с определенной энергией);
• транспортные (компактность, маневренность);
• промышленные (для наработки плутония, низкотемпературные, работают в форсированном режиме);
• многоцелевые (например, для выработки электроэнергии и опреснения морской воды);

виду  замедлителя:

• легководные (наиболее компактны);
• графитовые (в расчете на единицу мощности имеют наибольшие размеры);
• тяжеловодные (несколько меньших размеров по сравнению с графитовыми);
• виду теплоносителя
• легководные (наиболее распространенные);
• газоохлаждаемые (также широко распространены);
• тежеловоджные (редко применяемые и только там, где замедлитель тоже тяжелая вода);
• жидкометаллические (в реакторах на быстрых нейтронах);

энергетическому спектру нейтронов:

• на тепловых нейтронах (наиболее освоенные, требуют наименьшей удельной загрузки ядерного топлива по делящемуся изотопу);
• на быстрых нейтронах (так называемые «быстрые реакторы» предназначены также и для воспроизводства ядерного топлива);
• на промежуточных нейтронах (только в специальных исследовательских установках);

структуре активной зоны:

• гетерогенные (все работающие в настоящее время реакторы);
• гомогенные (пока находятся в стадии исследования и отдельных опытных образцов).

 

2. Мировой  опыт развития  атомной энергетики 

     Атомная энергетика является одним из основных мировых источников энергообеспечения. По данным Международного агентства ООН по атомной энергии (МАГАТЭ), более 18% электроэнергии, вырабатываемой в мире, производится на ядерных реакторах.

     К настоящему времени атомная энергетика успешно преодолела кризис и смогла продемонстрировать свою жизнеспособность, экологическую привлекательность и возможность безопасного и конкурентоспособного обеспечения энергопотребностей общества.

     Только  в 2000–2005 гг. в строй было введено 30 новых реакторов.

     Сегодня в мире насчитывается около 440 ядерных реакторов общей мощностью свыше 365 тыс. МВт, которые расположены более чем в 30 странах. Основные генерирующие мощности сосредоточены в Западной Европе и США (см. Приложения, табл.1).  В первую пятерку государств, которые большую часть своих потребностей в электроэнергии удовлетворяют за счет АЭС, входят Литва (80,6%), Франция (77%), Словакия (57,8%), Бельгия (56%) и Швеция (49,2%).

     Атомные станции работают в 15 из 27 стран –  членов Евросоюза и производят около  трети вырабатываемой в ЕС электроэнергии.  

     Наибольшим  количеством ядерных энергоблоков располагают США (104), Франция (59), Япония (53), Россия (30) и Великобритания (27). В  десятке самых богатых стран  мира только Италия не имеет своих  АЭС, успешно пользуясь французскими.  

     В отличие от электростанций, работающих на органическом топливе, АЭС не выбрасывают в атмосферу загрязняющих веществ, которые негативно влияют на здоровье людей, являются причиной образования смога и разрушительно воздействуют на озоновый слой, способствуя глобальному потеплению.

     О том, что АЭС наносят значительно  меньший вред окружающей среде, чем  теплоэлектростанции, свидетельствует  пример Франции – лидера в использовании атомной энергии и самого крупного ее экспортера. В этой стране показатель выбросов в атмосферу связанных с энергетикой парниковых газов – один из самых низких среди развитых стран: 1,68 т на жителя Франции против 2,4 т в Великобритании, 2,8 т – в Германии, 5,6 т – в США. 

     Вероятность тяжелых аварий на АЭС нового поколения  практически сведена к нулю. Многоуровневые системы безопасности современных реакторов не позволяют техническим сбоям перерасти в серьезные повреждения ни при каких обстоятельствах, даже в случае гипотетической аварии с расплавлением активной зоны реактора. 

     Ядерное топливо имеет в миллионы раз большую концентрацию энергии и неисчерпаемые ресурсы, а отходы атомной энергетики – относительно малые объемы и могут быть надежно локализованы.

     Стоимость электричества, произведенного на АЭС, ниже, чем на большинстве электростанций иных типов. По данным МАГАТЭ, в среднем на производство 1 МВт электроэнергии из атомного топлива уходит около 21–31 долл., из угля – 25–50 долл., из газа – 37–60 долл. Сейчас по мере удорожания нефти эта разница становится все более ощутимой.  

     По  экспертным оценкам МАГАТЭ, к 2020 году предполагается строительство до 130 новых энергоблоков (по некоторым оценкам, их количество будет значительно больше) общей мощностью 430 тыс. МВт и годовой выработкой электроэнергии до 3 032 млрд. кВт·ч, что может составить до 30% мирового энергобаланса.

     В Азиатско-Тихоокеанском регионе  по перспективным планам лидирует Китай, который к 2020 году собирается увеличить мощности своих АЭС в 4 раза, построив 20–30 новых реакторов. В этой стране строительство атомных станций началось в 1970 году и сейчас успешно развивается, основываясь на французских, канадских и российских технологиях. В настоящее время в Китае в эксплуатации находятся 11 энергоблоков АЭС на шести площадках.

     Другой  рынок будущего – Индия, которая предполагает к 2020 году значительно увеличить производство электроэнергии, чтобы сохранить темпы своего экономического развития. В стране эксплуатируется 14 ядерных реакторов и принято принципиальное решение о возведении еще 8 новых с привлечением иностранных компаний.

     Масштабное  строительство атомных станций возобновляется в США: Министерство энергетики намерено к 2050 году увеличить количество ядерных энергоблоков в стране до 300 (в настоящее время – 104).