Как развивалась российская атомная энергетика, чем она живет сейчас и чем удивит в будущем

Атомная энергетика – одно из важнейших направлений хозяйственной деятельности, предназначенное для выработки электрической энергии на основе ядерных технологий. Одна из самых лучших в научно-техническом плане, обладающая полным спектром технологий на протяжении всего цикла от добычи до выработки электроэнергии, отечественная ядерная энергетика по совокупной мощности АЭС занимает 4-ое место в мире.

Атомно-энергетические лидеры современного мира

К началу 2021 года в мире насчитывалась 31 страна, эксплуатирующая 192 атомные электростанции, оснащённые 438 энергоблоками, позволяющими ежегодно вырабатывать 378043 МВт электрической энергии. Первые места по количеству действующих АЭС и установленной мощности реакторов среди всех государств мира занимают:

  1. США – 26% общемировой атомной генерации; 97 реакторов, мощностью в 98,4 ГВт, что позволяет им вырабатывать 19,32% потребляемой страной электроэнергии (актуально на июнь 2019 года).
  2. Франция – 17%; 58 реакторов, суммарной мощностью в 98,4 ГВт (март 2018 года).
  3. Япония – 12%; 54 реактора, производившие до марта 2011 года (катастрофа на Фукусиме) 30% электроэнергии страны. В 2017 году доля атомной энергетики в генерации электрической энергии снизилась до 3,61%. Из 38 формально действующих реакторов в 2018 году работали лишь 9.
  4. Россия – 6%; 10 атомных электростанций с 35 энергоблоками суммарной мощностью в 29132,2 МВт. Основную часть составляют водо-водяные энергетические реакторы в количестве 20 агрегатов:
    • ВВЭР-1200 – 2 шт.,
    • ВВЭР-1100 – 1 шт.,
    • ВВЭР-1000 – 12 шт.,
    • ВВЭР-440 – 3 шт.,
    • ВВЭР-417 – 1 шт. (данные от 1 января 2019 года)
  5. Китай (без Тайваня) – 4%. 46 реакторов на 17 станциях, общей мощностью в 42,8 ГВт (октябрь 2018 года). Кроме того, в стадии сооружения пребывают 12 энергоблоков, к которым в ближайшем будущем может присоединиться ещё 30.

К настоящему времени наибольшее число атомных энергоблоков сооружается в Китае – 28 шт., России – 10 шт., Индии – 6 шт., США – 5 шт., Южной Корее – 5 шт.

Список ведущих производителей электроэнергии ядерного происхождения возглавляют:

  • США – 102709 Мвт.
  • Франция – 65880 Мвт.
  • Япония – 46292 МВт.
  • Россия – 25242 МВт.
  • Южная Корея – 21442 МВт.
  • Китай – 16703 МВт.
  • Канада – 14398 МВт.
  • Украина – 13835 МВт.
  • Германия – 12696 МВт.
  • Великобритания – 10902 МВт.

История российской атомной энергетики

В основе изучения и освоения внутренней структуры химических веществ, приведшего, в конце концов, к осуществлению первой ядерной реакции в 1919 году, лежали исследования множества учёных XVIII–XX-го веков. Позже появились и первые ядерные реакторы, которые были запущены на территории:

  • США в 1942 году. «Чикагская поленница – 1» – тепловой мощностью в 200 Вт. Самый первый в истории искусственный ядерный реактор, сооружённый при Чикагском университете под руководством знаменитого итальянского физика Энрико Ферми в рамках осуществления Манхэттенского проекта.
  • Канады, 5 сентября 1945 года. Агрегат, получивший название «ZEEP», был выстроен в районе посёлка Чак-Ривер провинции Онтарио.
  • СССР. Установка «Ф-1» начала свою работу 25 декабря 1946 года в Москве. Руководителем проекта был выдающийся российский и советский физик Иван Васильевич Курчатов.

А самой первой атомной электростанцией на планете стала Обнинская АЭС, мощностью в 5 МВт, выдавшая ток в энергосистему СССР 27 июня 1954 года.

После вывода из эксплуатации в апреле 2002-го года станция функционирует в качестве мемориала и научно-исследовательского комплекса. Всё это дало толчок развитию ядерной энергетики, постепенно получавшей в своё распоряжение:

  • В 1955-56 гг. реакторы на быстрых нейронах БР-1 и БР-2 (последний, тепловой мощностью в 200 кВт).
  • В декабре 1969 года водо-водяные энергетические реакторы (ВВЭР). Первый из них, мощностью в 210 МВт, начал свою работу в 1964 году на Нововоронежской АЭС. Второй, мощностью в 350 МВт, стартовал там же в декабре 1969 года.
  • В 1973 году был включен в работу первый в мире реактор на быстрых нейронах, модификации «БН-350».
  • Годом позже осуществлён запуск канального реактора большой мощности – РБМК-1000.

Однако случившаяся в 1986 году авария на Чернобыльской АЭС резко остановила дальнейший прогресс ядерной энергетики. Следствием чего стала некоторая стагнация, преодолеть которую удалось с началом 1992 года. Были достроены:

  • 4-ый блок Балаковской АЭС в 1993 году.
  • 1-ый блок Ростовской АЭС в 2001 году.
  • 3-ий блок Калининской АЭС в 2004 году.
  • 2-ой блок Ростовской АЭС в 2010 году.

Исполнение Федеральной целевой программы, предусматривающей развитие атомного энергетического потенциала России, привело к запуску 8 реакторов, последний из которых был подключен к сети в 2020 году.

Современное состояние атомной отрасли и атомной энергетики России

К настоящему времени в стране работают 11 атомных электростанций, оснащённых 38 энергоблоками, суммарной мощностью в 30,3 ГВт. Что касается стационарных станций, то их насчитывается только 10.

Одиннадцатая – это уже вступивший в строй «Академик Ломоносов» – плавучая атомная теплоэлектростанция (ПАТЭС). Первое из планируемой серии проекта 20870 транспортное энергетическое средство малой мощности, созданное на базе российских судостроительных атомных технологий. «Академик Ломоносов» оснащён двумя водо-водяными ядерными реакторами с водой под давлением, типа КЛТ-40С, Суммарный максимум электрической мощности, которых может достигать 80 МВт.

По замыслу разработчиков, установка предназначена для электроснабжения, теплоснабжения, кроме того, её можно применять для опреснения морской воды объёмом от 40 до 240 тыс. м3 ежесуточно. В настоящее время плавучее энергетическое средство располагается в порту города Певек, что находится в Чаунском районе Чукотского автономного округа. Ближе к Северному полюсу не одна АЭС в мире не расположена!

Функционирование ядерной энергетики России целиком и полностью опирается на атомную промышленность страны, обеспечивающую отрасль всем необходимым для эффективной и безопасной работы. В структуру атомной промышленности страны входят:

  • ФГУП «Росэнергоатом» – компания-оператор, включающая в себя все атомные электростанции страны.
  • АО «Атомредметзолото», специализирующая на добыче урана организация.
  • АО «Техснабэкспорт», занимающееся поставками на экспорт ядерного горючего.
  • «ТВЭЛ» – отечественный производитель ядерного топлива.
  • АО «Атомэнергомаш» – дивизион машиностроительных предприятий, производящих оборудование для атомной отрасли.
  • АО «Атомстройэкспорт», занимающееся возведением АЭС за рубежом.

В значительной степени благодаря этим объединениям удалось в XXI веке построить или начать строительство пока незаконченных атомных станций:

  • Белоярской АЭС-4, оснащённой реакторами БН-800. Станция была запущена в эксплуатацию 10 ноября 2016 года.
  • Калининской АЭС-4 (ВВЭР-1000/320). Дата ввода – 25 декабря 2012 года.
  • Нововоронежской АЭС-2-1 (ВВЭР-1200/392М). 27 февраля 2017 года.
  • Ленинградской АЭС-2-1 (ВВЭР-1200/491). 29 октября 2018 года.
  • Нововоронежской АЭС-2-2 (ВВЭР-1200/392М). 31 октября 2019 года.
  • Ростовской АЭС-3 (ВВЭР-1000/320). 17 сентября 2015 года.
  • Ленинградской АЭС-2-2 (ВВЭР-1200/491). 22 марта 2021 года.
  • Ростовской АЭС-4 (ВВЭР-1000/320). 28 сентября 2018 года.
  • Балтийской АЭС-1 (ВВЭР-1200/491). Станция осталась недостроенной, вследствие отсутствия интересов со стороны инвесторов.
  • Курской АЭС-2-1 (ВВЭР-1300/510). Плановый срок завершения строительства – 2023 год.
  • Курской АЭС-2-2 (ВВЭР-1300/510) – 2024 год.
  • БРЕСТ-ОД-300, сооружаем в городе Северске Томской области. Согласно плану, срок ввода объекта в эксплуатацию предусмотрен в 2026 году. Параллельно за этот же период времени был заглушен единственный реактор Обнинской станции, остановлены реакторы Сибирской АЭС, выведены из эксплуатации 4 энергоблока, установленные на Билибинской, Ленинградской (два блока), Нововоронежской атомных электрических станциях.

Что говорит о нарастающей тенденции развития атомной энергетики в России. Но тут есть свои нюансы и резоны, наиболее наглядно проявляемые при анализе стоимости электроэнергии, вырабатываемой разного рода электростанциями.

Сравнение цен. Факторы, присущие атомной генерации

По сведениям, актуализированным к концу марта текущего 2021 года, предоставленным VYGON Consulting, разброс цен (минимум-максимум) на электроэнергию (руб./кВт·ч) в зависимости от источника её выработки, выглядит следующим образом:

  • Атомная электростанция: от 6,5 до 9 рублей.
  • Ветряная электростанция: от 5,5 до 11 рублей.
  • Гидроэлектростанция: от 5,0 до 13 рублей.
  • Солнечная электростанция: от 7,0 до 25,0 рублей.
  • Парогазовая электроэнергетическая установка: от 2,5 до 3,0 рублей.
  • Угольная электростанция: от 4,0 до 7,0 рублей.

Анализируя эти цифры, надо учесть множество факторов. Прежде всего – это уровень доступности энергоносителя. Что для атомных станций не является принципиальным, вследствие минимальных затрат топлива. В плане выработки электроэнергии 2 тыс. т угля эквивалентны 1 кг урана-235! В общей стоимости атомной электроэнергии на долю урана приходится одна десятая часть.

Тем не менее цену производства электрической энергии на АЭС определяет вовсе не это, а высочайший уровень сложности технологий и очень жёсткие требования безопасности (прямой таранный удар самолёта или направленный ядерный взрыв, корпус атомной электростанции должен выдерживать!). При этом, срок эксплуатации станции составляет 40 лет.

Интереснейшие сведения и факты

Вполне естественно, что такая тема, как «атомная энергетика» в силу своих особенностей полна уникальнейшими моментами:

  • Половина мировой выработки электрической энергии с помощью атомных станций приходится на США и Францию.
  • Крупнейшим потребителем электроэнергии, вырабатываемой с помощью АЭС, является Франция, на 80% удовлетворяющая собственные электроэнергетические потребности таким способом. Однако, в силу ряда исторических событий, в одно время её опережала Литва, эксплуатирующая единственную АЭС – Игналинскую. Что позволяло Республике не только обеспечивать себя электрической энергией ядерного происхождения, но и экспортировать её за рубеж.
  • Первой построенной атомной станцией была Обнинская АЭС.
  • Первой АЭС, сооружённой за Полярным кругом, стала Кольская АЭС. Она же является самой северной атомной станцией Европы.
  • Самая северная АЭС мира и России, возведённая в условиях вечной мерзлоты – Билибинская, на смену которой недавно пришёл ПАТЭС «Академик Ломоносов».
  • Самая южная АЭС России – Ростовская (АЭС Ростов-на-Дону, Волгодонская АЭС).
  • Самая мощная отечественная АЭС – Балаковская, производящая ежегодно 1/5 атомной электроэнергии страны, что составляет 30 млрд кВт·ч.

Засекреченные в своё время объекты:

  • Сибирская АЭС, находящаяся на территории Сибирского химического комбината (г. Северск Томской области), располагала мощностями сопоставимыми с самыми мощными АЭС на планете;
  • двухцелевой реактор АДЭ-2, функционирующий на Горно-химическом комбинате города Железногорска.
  • «Космические атомные станции», обеспечивающие выработку энергии за пределами Солнечной системы – РИТЭГи, установленные на американских аппаратах серии Voyager.
  • Ядерная батарейка. Пока что несбыточная мечта, но имеющая под собой вполне реальное научно-практическое обоснование.

Неопределённое будущее

В целом перспективы развития мировой и российской атомной энергетики весьма туманны и противоречивы. Сдерживающими трудностями на пути дальнейшего продвижения к новым целевым достижениям выступают: безопасность, значительная стоимость строительства и последующей эксплуатации самой АЭС, высокий уровень выброса вредных веществ (в частности – углекислого газа).

Тем не менее, это не помешало Правительству РФ принять «Энергетическую стратегию России на период до 2035 года», предусматривающую «создание серийных атомных электростанций с реакторами на быстрых нейронах для воспроизводства энергии за счет собственной топливной базы».