Article

Введение

Атомная энергетика родилась сравнительно недавно — 27 июня 1954 года в СССР начала действовать Первая в мире атомная электростанция (АЭС) электрической мощностью 5 МВт. Опыт пуска и работы этой станции показал реальность использования атомной энергии для промышленного производства электроэнергии. Наиболее передовые индустриальные державы приступили к проектированию и строительству АЭС различных типов в порядке промышленного эксперимента. В 1956 г. была пущена первая АЭС в Великобритании, а в 1957 г. — первая АЭС в США. Опыт эксплуатации и работы по совершенствованию оборудования способствовали развитию строительства АЭС — уже в 1964 г. суммарная мощность АЭС составила 5000 МВт, т. е. за десять лет она выросла в 1000 раз. Главный итог развития атомной энергетики к этому времени заключался в том, что электростанции на ядерном топливе стали давать электроэнергию, себестоимость которой оказалась такой же, как на тепловых электростанциях, сжигающих уголь. С этого времени атомная энергетика начинает вносить заметный вклад в общее производство электроэнергии. В табл. В.1 приведены сведения о конструкциях реакторов, используемых в АЭС мира, а на рис. В.1 показано развитие атомной энергетики мира; видно, что 1970 год можно считать началом широкого развития атомной энергетики. В последующие пятилетия атомная энергетика развивалась все более интенсивными темпами: 55 МВт, 70 МВт и достигла наивысшего развития в период 1980 — 1985 гг.— 117 МВт. Можно было ожидать еще большего

Таблица В.1. Мощность АЭС стран мира (без стран Восточной Европы) по типам
реакторов, на 1 января 1992 года, МВт

Продолжение таблицы

Рис. В.1. Развитие атомной энергетики мира
Рис. В.1. Развитие атомной энергетики мира

темпа развития или хотя бы сохранения того же темпа. К сожалению, авария, происшедшая на 4—м энергоблоке Чернобыльской АЭС, перечеркнула многие планы, что видно из сопоставления таблиц В.2а и б, а также из табл. В.3 и из рис. В.2: после аварии на ЧАЭС резко снизился ввод мощности на АЭС мира, вводились только те станции, сооружение которых было практически завершено до аварии на ЧАЭС. Ряд стран прекратил ввод новых мощностей (см. рис. В.2) после 1985 г.

Таблица В.2а. Ввод новых мощностей на АЭС мира (без стран Восточной
Европы) за пять лет до аварии на Чернобыльской АЭС, МВт

Страна 1981 1982 1983 1984 1985 Итого
США 4390 4300 3165 6920 10430 29205
Франция 7600 1870 3740 6390 4970 24570
Япония 1600 2510 2840 1990 8940
Германия 1300 1320 5335 330 8255
Канада 1900 540 2310 4750
Испания 930 1860 975 930 4695
Бельгия 1880 2130 4010
Швеция 930 960 2060 3950
Тайвань 985 985 951 951 3872
Великобритания 1980 1320 3300
Южная Корея 680 650 960 2290
ЮАР 965 965 1930
Швейцария 1045 1045
Бразилия 660 660
Югославия 660 660
Аргентина 640 640
Индия 235 235 470
Итого 18395 13235 16640 27731 26276 103242

Таблица В.2б. Ввод новых мощностей на АЭС мира (без стран Восточной Европы) за пять лет после аварии на Чернобыльской АЭС, МВт

Страна 1986 1987 1988 1989 1990 Итого
США 6089 8732 3641 3564 2398 24424
Франция 6436 3679 2726 1382 14223
Япония 2260 1100 2489 1100 6949
Германия 1395 2771 1316 5462
Канада 1455 890 936 3281
Испания 992 1041 2033
Бельгия
Швеция
Тайвань

Продолжение таблицы

Страна 1986 1987 1988 1989 1990 Итого
Великобритания 2021 701 2722
Южная Корея 1910 950 950 905 4715
ЮАР
Швейцария
Бразилия
Югославия
Аргентина
Индия
Итого 19545 16343 13150 8975 5816 63829

Рис. В.2. Ввод новых мощностей на АЭС мира до и после аварии на ЧАЭС (без стран Восточной Европы)
Рис. В.2. Ввод новых мощностей на АЭС мира до и после аварии на ЧАЭС (без стран Восточной Европы)

Из табл. В.1 видно, что наиболее распространены в мире реакторы с водным теплоносителем некипящим (PWR — Power Water Reactor) и кипящим (BWR-Boiling Water Reactor). В нашей стране также наиболее распространены реакторы с водным теплоносителем. Русская аббревиатура ВВЭР (Водо-Водяной Энергетический Реактор) соответствует международному обозначению PWR. Но кипящие корпусные реакторы типа BWR в нашей стране не создаются, вместо них сооружаются реакторы РБМК единичной мощностью 1000 и 1500 МВт: аббревиатура РБМК означает реактор большой мощности канальный. Для него, как и для BWR, теплоносителем является пароводяная смесь, но замедлителем служит графит.

Реакторы с водным теплоносителем требуют замедления нейтронов до скорости теплового движения молекул, в связи с чем они получили общее наименование "реакторов на тепловых нейтронах". Именно этим реактором и уделено в данном учебнике основное внимание.

Таблица В.З. Выработке электроэнергии на АЭС в сравнении с общей
выработкой электроэнергии, %

Таблица В.4. Мощность атомных электростанций во отдельным регионам СНГ
н для СНГ в целом на 1 января 1992 года, МВт

В табл. В.4 приведено состояние атомной энергетики в СНГ в настоящее время, причем так же, как и в табл. В.1, приведены данные и о реакторах на быстрых нейтронах, использование урана в зоне воспроизводства которых не требует его обогащения (аббревиатура FBR — Fast Breeder Reactor в табл. B.1 и БН в табл. В.4).

Из сопоставления табл. В.4 с табл. В.1 следует, что атомная энергетика СНГ находится на третьем месте в мире по своей мощности, то есть после США и Франции.

В связи с авариями на ряде АЭС мира была разработана под эгидой Международного агентства по атомной энергии (МАГАТЭ) Международная школа, которая введена и в нашей стране с сентября 1990 г., она содержит семь уровней:

  1. Незначительное происшествие.
  2. Происшествие средней тяжести.
  3. Серьезное происшествие.
  4. Авария в пределах АЭС.
  5. Авария с риском для окружающей среды.
  6. Тяжелая авария.
  7. Глобальная авария (катастрофа).

Первые три уровня называются происшествиями (инцидентами), а последние четыре — авариями. Опасность для здоровья персонала и населения, а также для окружающей среды могут представлять лишь события, относящиеся к последним четырем уровням. Так, Чернобыльская катастрофа в 1986 году — это беспрецедентная авария в атомной энергетике, приведшая к крупномасштабным воздействиям на окружающую среду и здоровье людей в больших регионах, поэтому она относится к наивысшему, седьмому уровню.

В 1979 г. произошла авария на АЭС "Три-Майл-Айленд" (США), в ходе которой была серьезно повреждена активная зона реактора. Но при наличии защитного колпака над реакторной установкой АЭС выброс радиоактивных продуктов за пределы АЭС был незначительным, что дало основание классифицировать эту аварию по пятому уровню.

В 1989 г. на испанской АЭС "Вандельос" возник пожар, который привел к повреждению систем безопасности станции. Хотя повреждений активной зоны и внешнего выброса радиоактивности не было, риск таких событий велик, что побудило экспертов отнести эту аварию к третьему уровню.

После 1954 года, когда родилась атомная энергетика, Госплан СССР планировал ее развитие только из необходимости наращивания производства электроэнергии при сокращении расходования органического топлива, без анализа надежности и безопасности отечественных атомных реакторов. Кроме того, планирование размещения атомной энергетики делалось без согласования с населением, без учета общего экономического развития региона, без учета зарубежного опыта. При проведении на АЭС различных экспериментов не был обязателен авторский надзор, не было строгого обязательного соблюдения всех технологических регламентов, что и привело к трагедии при проведении эксперимента на Чернобыльской АЭС. После этой аварии строительство ряда АЭС было прекращено, некоторые строившиеся АЭС были законсервированы, государство понесло огромные убытки, рост электроэнергетики стал отставать от планируемого уровня, а население стало протестовать против развития атомной энергетики вообще.

В отдельных странах мира отношение к развитию атомной энергетики неоднозначно. Так, США, Франция, Япония, Канада, Южная Корея безусловно считают атомную энергетику важнейшей отраслью народного хозяйства и находят соответствующую поддержку у подавляющей части населения. Эти страны развивают и будут развивать атомную энергетику, причем не только для своей страны, но и для соседних стран. Франция уже сейчас имеет наибольшую суммарную мощность АЭС в Европе. Кроме того, во Франции завершается строительство еще пяти блоков с реакторами типа PWR на общую мощность 6850 МВт. В то же время правительства ряда стран Европы под давлением общественного мнения отказываются от строительства новых АЭС и даже прекращают эксплуатацию ранее действовавших АЭС, покупая недостающую им электроэнергию у Франции. К ним относятся, например, Италия, Бельгия, Швеция и др., хотя это вовсе не означает отсутствия риска от действующей атомной энергетики Франции.

Человечество забывает, что вся его деятельность, особенно в эпоху научно-технического прогресса, связана с риском, еще до появления атомной энергетики. На ряде предприятий

игнорируют сооружение необходимых очистных сооружений. Между тем с точки зрения экологии атомная энергетика является наиболее "чистой", так как очистные объекты органически входят в состав проекта АЭС, которая не может работать без них.

Напомним, что Генеральный директор Международного агентства по атомной энергии (МАГАТЭ) проф. X. Блике считает, что "в ядерной энергетике, как и в любой другой промышленной технологии, невозможно достичь нулевого риска, т. е. полной безопасности, но риск, связанный с ядерной энергетикой, во много раз меньше, чем в любой другой отрасли техники".

Негативное отношение к развитию атомной энергетики может быть объяснено широкой осведомленностью о воздействии радиации на организм человека. Это безусловно надо иметь в виду, всемерно повышая безопасность и надежность реакторных систем. Поэтому Президент Исполнительного комитета Мировой энергетической конференции М. Буатэ полагает, что "основное направление повышения безопасности реакторных систем должно заключаться в том, чтобы при возникновении аварийных ситуаций было бы невозможно их развитие до аварии за счет незамедлительного останова реактора независимо от действия персонала".

Правительство России в начале 1993 г. приняло решение "О развитии атомной энергетики", согласно которому до 1995 года будут введены следующие реакторы ВВЭР-1000: на Балаковской АЭС (4-й блок) и на Калининской АЭС (3-й блок), предусматривается ввод еще двух блоков на Балаковской АЭС — до 2000 года 5-й блок и до 2006 года 6-й блок, предстоит сооружение к 2000 году 6-го и 7-го блоков ВВЭР-1000 на Нововоронежской АЭС. В г. Сосновый Бор будет сооружен новый блок типа ВВЭР мощностью 630 МВт повышенной безопасности. В последующем на Кольской АЭС будут установлены три реактора того же типа, что и в г. Сосновый Бор. Предстоит начать строительство новой Южноуральской АЭС с блоками типа БН, а также установка на Белоярской АЭС 4-го блока такого же типа. На более дальние сроки планируется создание новых АЭС — в Дальневосточном и Приморском краях, получит дальнейшее развитие Билибинская АТЭЦ.