Отметим достаточно высокие коэффициенты  использования установленной мощности /КИУМ/, которые демонстрируют реакторы  типа PWR [3] - в 1989 году этот показатель  составлял почти 70 %, что превосходит  аналогичные показатели всех  других типов реакторов.

         Большое влияние на отношение  широкой публики к атомной  энергетике оказывали аварии  на атомных электростанциях, особенно  авария на АЭС "Трехмильный  остров" /TMI-2/ недалеко от Гаррисбурга /США/, произошедшая 28 марта 1979 года, и авария на 4-ом блоке Чернобыльской АЭС, случившаяся 26 апреля 1986 года.

         Под влиянием этих аварий в  ряде стран поднялась широкая  волна общественного сопротивления  использованию атомных электростанций, возбуждаемая страхами об опасностях  воздействия атомной радиации  на окружающую среду и население.

         Эти аварии породили сомнения  в зрелости концепций безопасности, заложенных в основы проектов  атомных электростанций, достаточности  принимаемых мер безопасности.

         После этих событий резко возросла  интенсивность научных исследований  в области обеспечения безопасности  объектов атомной энергетики. Однако большое число исследований проблем безопасности АС, хотя и выявили недостатки, упущения и даже ошибки в мерах обеспечения безопасности АС, лишь подтвердили уверенность специалистов в том, что разумно высокая степень безопасности АС может быть достигнута на основе современных знаний и технологий. С другой стороны, уроки аварий указали на необходимость пересмотра концепции обеспечения безопасности, потребовали повышения свойств самозащищенности реакторов, обеспечения более высокого уровня безопасности за счет использования пассивных средств защиты.

         Далее, в настоящем курсе будет  представлен обзор современного  состояния проблем безопасности  атомных электростанций и показано, что реально имеется большой  запас методов и средств обеспечения  безопасности, которые к тому  же, не слишком отягощают экономические  показатели АС.

         Так что, несмотря на опасения  по поводу радиационных опасностей  использования атомной энергии,  нет сомнений, что атомная энергетика  сможет отвечать самым строгим  требованиям безопасности, что будущее  энергопроизводства - за атомной энергетикой.

1.3 КЛАССИФИКАЦИЯ ЯДЕРНЫХ РЕАКТОРОВ

 

         Ядерные реакторы делятся на  несколько групп:

• в зависимости от средней энергии спектра нейтронов - на быстрые, промежуточные и тепловые;
• по конструктивным особенностям активной зоны - на корпусные и канальные;
• по типу теплоносителя - водяные, тяжеловодные, натриевые;
• по типу замедлителя - на водяные, графитовые, тяжеловодные и др.

         Для энергетических целей, для  производства электроэнергии применяются:  водоводяные реакторы с не кипящей или кипящей водой под давлением, уран-графитовые реакторы с кипящей водой или охлаждаемые углекислым газом, тяжеловодные канальные реакторы и др.

         В будущем будут широко применяться  реакторы на быстрых нейтронах,  охлаждаемые жидкими металлами  (натрий и др.); в которых принципиально  реализуем режим воспроизводства  топлива, т.е. создания количества  делящихся изотопов плутония Pu-239 превышающего количество расходуемых  изотопов урана U-235. Параметр, характеризующий  воспроизводство топлива называется  плутониевым коэффициентом. Он  показывает, сколько актов атомов Pu-239 создается при реакциях захвата  нейтронов в U-238 на один атом  уU-235, захватившего нейтрон и претерпевшего  деление или радиационное превращение  вU-2356ю.

1.3.1 РЕАКТОРЫ С ВОДОЙ ПОД ДАВЛЕНИЕМ

 

         Реакторы с водой под давлением  занимают видное место в мировом  парке энергетических реакторов.  Кроме того, они широко используются  на флоте в качестве источников  энергии как для надводных судов, так и для подводных лодок. Такие реакторы относительно компактны, просты и надежны в эксплуатации. Вода, служащая в таких реакторах теплоносителем и замедлителем нейтронов, относительно дешева, неагрессивна и обладает хорошими нейтронно-физическими свойствами.

         Реакторы с водой под давлением  называются иначе водоводяными или легководными. Они выполняются в виде цилиндрического сосуда высокого давления со съемной крышкой. В этом сосуде (корпусе реактора) размещается активная зона, составленная из топливных сборок (топливных кассет) и подвижных элементов системы управления и защиты. Вода входит через патрубки в корпус, подается в пространство под активной зоной, двигается вертикально вверх вдоль топливных элементов и отводится через выходные патрубки в контур циркуляции. Тепло ядерных реакций передается в парогенераторах воде второго контура, более низкого давления. Движение воды по контуру обеспечивается работой циркуляционных насосов, либо, как в реакторах для станций теплоснабжения, - за счет движущего напора естественной циркуляции. 

         Типичная тепловая схема водоводяных энергетических реакторов (ВВЭР), действующих с 1964 года в СССР, показана на Рис.1: 

     

     Рисунок 1 Типичная тепловая схема водоводяных энергетических реакторов (ВВЭР). В разрезе

 

2 СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ЭНЕРГЕТИКИ

 

         Из всех отраслей хозяйственной  деятельности человека энергетика  оказывает самое большое влияние  на нашу жизнь. Просчеты в  этой области имеют серьезные  последствия. Тепло и свет в  домах, транспортные потоки и  работа промышленности – все  это требует затрат энергии.

         Основой энергетики сегодняшнего  дня являются топливные запасы  угля, нефти и газа, которые удовлетворяют  примерно девяносто процентов  энергетических потребностей человечества.

         Наиболее универсальная форма  энергии – электричество. Оно  вырабатывается на электростанциях  и распределяется между потребителями  посредством электрических сетей  коммунальными службами. Потребности  в энергии продолжают постоянно  расти. Наша цивилизация динамична.  Любое развитие требует, прежде  всего энергетических затрат  и при существующих формах  национальных экономик многих  государств можно ожидать возникновения  серьезных энергетических проблем.

         В кипении политических страстей  частный вопрос об энергоснабжении  страны отодвинулся на второй  план. Многие считают, что этот  вопрос их не касается. Но если  представить реакцию населения  замерзающего в темных квартирах  – энергетика опередит даже  продовольственный вопрос.

2.1 ГИДРОЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ РЕСУРСЫ

 

         Более 150 стран мира располагают  гидроэлектростанциями, из них  42 страны в Африке, 38 — в Европе, 31 — в Азии, 18 — в Северной и Центральной

     Америке, 14 — в Южной Америке, 9 — в  Океании и 6 — на Ближнем Востоке.

         На ГЭС в 63 странах мира вырабатывается 50 % всей электроэнергии и более,  в том числе в 23 странах —  свыше 90 %. Норвегия, семь стран  Африки, Бутан и Парагвай практически  всю свою электроэнергию вырабатывают  на гидроэлектростанциях. Суммарная  мощность гидроэлектростанций в мире составляет около 700 ГВт, а их годовая выработка — 2600 ТВт. ч.

         Мировой валовой теоретический  гидроэнергетический потенциал  по состоянию на начало 1998г.  оценивался в 40 тыс. ТВт. ч., из которых 14 тыс. ТВт. ч. рассматривался как технически возможный к освоению, из них 9 тыс. ТВт. ч. считался экономически оправданным потенциалом для использования в современных условиях.

         К настоящему времени в мире  освоено лишь 18 % технического и  28 % экономически оправданного для  использования гидроэнергетического  потенциала. Таким образом, остается  еще не используемым экономический  потенциал, на базе которого  можно построить гидроэлектростанции  суммарной мощностью 1800 ГВт и  годовой выработкой электроэнергии 6400 ТВт. ч.

     Наивысший уровень освоения гидроэнергетического потенциала имеет место в

     Северной  и Центральной Америке (61 %) и в  Европе (65 % без учета России);

     40 % экономического гидроэнергетического  потенциала освоено в Океании, 20 %

     — в Азии, по 19 % — в России и Южной  Америке и только 7 % — в Африке.

         Россия по объему производства  электроэнергии на ГЭС (в 1997г.  немногим более 150 ТВт.ч.) занимает 5-е место в мире, уступая по этому показателю Канаде, США, Бразилии и Китаю.

2.2 ПРОИЗВОДСТВО И ПОТРЕБЛЕНИЕ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ

 

         Общее мировое производство электроэнергии  в 1996г. достигло 13700 ТВт.ч., из них 62% были выработаны на тепловых энергостанциях на органическом топливе, по 18% на АЭС и ГЭС, а остальные 2% на нетрадиционных возобновляемых источниках энергии (табл. 2.1.). По сравнению с 1991 г. мировое производство электроэнергии увеличилось на 1566 ТВт.ч., или на 12,9 %.

     Таблица 2 - Организации экономического сотрудничества и развития.

 

         К числу крупнейших в мире  производителей электроэнергии  в 1997г. относились США, Китай,  Япония, Россия, Канада, Германия и  Франция (табл2).

     2). В 1996г. объем мировой торговли  электроэнергией составил 348 ТВт.ч. и был на 25 % больше по сравнению с 1991г. Таким образом, имеет место существенное опережение темпов расширения международной торговли электроэнергией по сравнению с темпами роста ее производства. Крупнейшими экспортерами электроэнергии являются Франция

     (69 ТВт·ч в 1996г.), Парагвай (40 ТВт.ч.) и Канада (36 ТВт.ч.), крупнейшими импортерами — США и Италия (по 37 ТВт.ч.).

         За последние годы в структуре  мирового и регионального производства  электроэнергии произошли определенные  изменения (смотрите таблицу 3). Анализируя статистические данные, приведенные в таблице, можно сделать ряд выводов, характеризующих развитие мировой энергетики, главные среди которых следующие:

• в абсолютном значении прирост мирового производства электроэнергии на ТЭС в 3 раза больше, чем на АЭС и ГЭС;
• увеличилось производство в мире электроэнергии, выработанной на базе НВИЭ;

     Таблица 3 - Структура производства электроэнергии в мире и в крупнейших странах - производителях в 1996г.