Article

Продиктовано жизнью

Началом качественных изменений в структуре как советской, так и мировой энергетики по праву можно считать 1954 год, когда 27 июня дала промышленный ток первая в мире: советская атомная электростанция (АЭС). Наступил новый этап развития теплоэнергетики: вместе с традиционными видами топлива (нефтью, углем и газом) для производства электроэнергии стала использоваться энергия атома.      

 Принципиальная схема получения энергии на тепловой электростанции (ТЭС), работающей на органическом топливе, и на АЭС одинакова: и на той и на другой тепло,  выделившееся  либо  при сгорании топлива, либо в результате деления ядер атомного горючего, передается воде, испаряет ее и образовавшийся пар направляется к турбине, которая служит приводом электрического генератора; отработанный пар конденсируется, и вода вновь направляется на нагрев и испарение. Если на ТЭС для сжигания топлива и получения пара используются паровые котлы, то на АЭС для получения тепла применяются ядерные реакторы, то есть устройства, в которых происходит управляемая, самоподдерживающаяся цепная реакция деления атомных ядер с выделением тепла; это тепло передается охлаждающему реактор веществу—теплоносителю.

В сравнительно короткий срок в Советском Союзе атомные электростанции по своим технико-экономическим показателям стали конкурентоспособными с электростанциями, работающими на органическом топливе.

Широкое внедрение АЭС в энергетику определяется рядом причин. Остановимся на наиболее существенных из них.

Это прежде всего усиливающаяся концентрация промышленности и, следовательно, увеличивающееся энергопотребление в наиболее освоенных центральных районах страны, где запасы органического топлива и гидроресурсов использованы уже практически полностью.

Транспортировка сюда органического топлива от далеко расположенных мест его добычи экономически не выгодна, так как необходимо перевозить колоссальные количества топлива, ведь для работы только одной ТЭС мощностью 1 млн. кВт требуется около 10 тыс. т каменного угля в сутки.

Передача на большие расстояния огромных мощностей электроэнергии связана со значительными затратами на сооружение линий электропередачи и неизбежными потерями энергии.

При этом не следует забывать, что любое органическое топливо — ценное сырье для химической промышленности.

В то же время в реакторе на получение тепла, необходимого для суточной работы АЭС мощностью 1 млн. кВт, расходуется около 100 кг ядерного горючего. Именно поэтому стоимость электроэнергии, полученной на АЭС, работающих в Европейской части Советского Союза и некоторых отдаленных районах, ниже стоимости энергии, вырабатываемой тепловыми станциями.

Существенную роль играют и экологические факторы. Электростанции, сжигающие нефть или мазут, выбрасывают в атмосферу сернистый ангидрид, углеводороды, окислы азота, серы, свинца, ртути, а ТЭС, работающие на каменном угле, кроме того, еще и огромные количества золы.

На АЭС образуются радиоактивные отходы в виде газов, золей и жидкости. Однако по объему эти отходы сравнительно невелики, и на пути их движения во внешнюю среду они подвергаются тщательной очистке. Так, газовые сбросы, содержащие в основном радиоактивные благородные газы, перед поступлением в атмосферу проходят через газгольдер выдержки, где активность их существенно уменьшается за счет естественного распада; содержащийся  в  газах активный  йод  задерживается угольными фильтрами. От золей газовые выбросы очищаются фильтрами из специальной ткани; коэффициент очистки составляет 99,99%. Жидкие сбросы подвергаются еще более серьезной очистке (выпариванию, фильтрации, выдержке), в результате которой их удельная активность не превышает допустимой для питьевой воды. Что касается отработавшего ядерного топлива, то оно направляется на завод для переработки. Изотопы, имеющие практическую ценность, извлекаются, а остальная масса обрабатывается и подвергается захоронению   с   принятием   необходимых мер безопасности.

Благодаря всем этим мероприятиям радиоактивная обстановка во внешней среде в районе расположения АЭС практически не отличается от естественной.

В пользу развития атомной энергетики говорит и сравнение способов использования топливных ресурсов.

На ТЭС топливо расходуется безвозвратно. Поэтому необходима все новая и новая разведка и освоение месторождение что, в конечном счете, ведет к уменьшению имеющихся его природных запасов.

В некоторых атомных реакторах одновременно с расходованием ядерного горючего возможно его образование, причем в количествах, превышающих   сгоревшее.   Такое расширенное воспроизводство основывается на том, что при каждом делении одного ядра атома, например, такого горючего, как плутоний-239,      образуется    в    среднем 2,9    нейтрона;   один  нейтрон  нужен для поддержания   цепной   реакции деления, а остальные   могут   быть   использованы для производства   нового делящегося элемента. При этом, конечно, не нарушаются никакие физические законы, и топливо не образуется «из ничего» — просто из неделящегося изотопа урана-238, которого в природном уране содержится 99,3% (и только 0,7% делящегося изотопа урана-235) образуется    новое   ядерное   горючее — плутоний-239. Такой процесс осуществим в реакторах на быстрых нейтронах, то есть нейтронах высоких энергий.

Возможность создания, реакторов-размножителей (их еще называют бридерами, или реакторами-конверторами) не только доказана теоретически, но и практически реализована. У нас созданы и успешно эксплуатируются два энергетических реактора на быстрых нейтронах мощностью (электрической) 350 МВт и 600 МВт.

Такие реакторы пока еще не могут служить базовыми для широкого их использования в атомной энергетике. Связано это с тем, что стоимость сооружения АЭС с реакторами на быстрых нейтронах значительно превышает стоимость сооружения равных им по мощности ТЭС. Кроме того, приходится учитывать, что на первоначальную загрузку реакторов-конверторов требуется большое количество ядерного топлива. Успешное развитие технологии производства атомного энергетического оборудования, освоение новых конструкционных материалов, а также накопление нужного количества ядерного топлива делают возможным начать широкую программу сооружения таких реакторов до 2000 года.