Атомная энергетика России

Атомная энергетика России

XX век навсегда останется в истории точкой отсчёта покорения «атома». Незадолго до его начала английские физики Джозеф Томсон и Эрнест Резерфорд использовали радиоактивные частицы при изучении процесса ионизации. Первая ядерная реакция была осуществлена Резерфордом во время бомбардировки атомов азота α-частицами в 1919 году.

Тремя годами позже в Петрограде под руководством академика Вернадского начал работу Радиевый институт. Учреждение объединило в себе все организации города, работающие в области радиологии. В плане практической деятельности институт осуществлял научное руководство радиевым рудником и заводом посёлка Бондюга в Татарстане.

На базе учебного заведения в 1933 году проводится Всесоюзная научная конференция, посвящённая проблемам ядерной физики. 1939 год ознаменовался открытием возможности урановой ядерной реакции, в разработке которой приняли участие выдающиеся советские учёные того времени. Через год Президиумом Академии Наук СССР утверждается программа научных исследований.

Вторая мировая война, осуществление управляемой ядерной реакции Э. Ферми в Чикаго, бомбардировка атомными бомбами японских городов Хиросима и Нагасаки и последующие события внесли жёсткие коррективы в работу учёных-ядерщиков. Во главе работ по урану ставят профессора И. В. Курчатова. Создаётся профильная лаборатория, затем институт, который существует и поныне. Чрезвычайная упорная работа приносит результаты:

  • 1944 год – первые килограммы чистого урана на территории Европы и Азии;
  • 1946 год – запущен первый в Евразии реактор;
  • 29 августа 1949 года на полигоне под Семипалатинском испытана первая в СССР атомная бомба;
  • 1953 год – водородная бомба;
  • 26 июня 1954 года первая в мире атомная электростанция (реактор «Атом мирный») в городе Обнинске, СССР, дала электрический ток.

Помимо чисто военных целей (бомбы, ракеты, подводные лодки), ядерная энергия начинает использоваться в народном хозяйстве и научных исследованиях. Кроме электростанции, в 60-ых годах прошлого века был запущен в работу исследовательский реактор на быстрых нейтронах, появился первый атомный ледокол – «Ленин».

Атомная энергетика России

Атомная энергетика России

Строительство атомных электростанций в нашей стране принимает широкие масштабы. 1958 год. Запущена первая очередь Сибирской АЭС (атомная электрическая станция), начато сооружение промышленной Белоярской атомной электростанции. В сентябре 1964 года вступает в строй первый энергоагрегат Нововоронежской АЭС. 1973 год – Ленинградская атомная станция.

Так продолжается вплоть до 1986 года, когда катастрофа планетарного масштаба на Чернобыльской электростанции вынудила пересмотреть доктрину ядерной энергетической безопасности. На территории СССР появилось 11 недостроенных атомных объектов. 

После распада Советского Союза в атомной отрасли произошёл целый ряд структурных изменений. Одно ведомство сменяло другое. В 1992 году путём преобразований было создано профильное министерство. Огромные экономические трудности привели к стагнации ядерной индустрии страны. Лишь благодаря высокой потребности в энергоресурсах и активной позиции специалистов атомные мощности и ресурсный человеческий потенциал в значительной степени удалось сохранить. В конце 1991 года в работе оставались 28 энергоблоков производительностью 20 242 МВт.

Для справки: общая мощность электростанций страны составляла на начало 1992 года 211 755 МВт. С 2000 года открывается новый этап атомной энергетики России.

Активная позиция СССР по освоению нового направления энергетики вызвала атомный бум во всём мире. В 1956 году в Великобритании, неподалёку от города Сискейл, начинает работу АЭС под названием Колдер Холл – первая за пределами нашей страны. Станция Шиппингпорт, вырабатывающая 60 МВт, в США выдала электрический ток в 1957 году. Дальше темпы нарастали как «снежный ком»:

  • 1959 – Франция становится полноправным участником «мирового атомного энергетического клуба»;
  • 1961 – Германия;
  • 1962 – Канада;
  • 1964 – Швеция;
  • 1966 – Япония;
  • 1976 – в мире идёт строительство 44 ядерных реакторов.

Казалось бы, атомная энергетика стала достойной альтернативой традиционным источникам, употребляемым для выработки энергоресурсов. Время и произошедшие события перечеркнули столь поспешные оптимистические выводы. Авария на атомной станции Три-Майл-Айленд в США, Чернобыльская катастрофа на Украине, трагедия Фукусимы-1 показали страшную опасность использования радиоактивных материалов.   

Сегодня мировая атомная энергетика, по отчётам Агентства по атомной энергии на начало 2019 года, имеет в своём арсенале 449 реактора общей мощностью 392 ГВт, находящихся в 34 странах. Первыми в отрасли на 2018 год были:

Страна

Реакторы (шт.)

Выработка эл. энергии (млрд Вт·ч/год)

Примечание

США

99

805,3

-

Франция

58

395,9

Признанный лидер атомной энергетики, почти 72% вырабатываемой электроэнергии в этой стране производится на АЭС

Китай

46

277,1

Держит высокие темпы ввода новых ядерных мощностей

Россия

37

191,3

-

Республика Корея

24

127,1

-

Атомная энергетика

Атомная энергетика

Поcледние 30 лет ядерная энергетика находится в глубоком кризисе, возникшем под воздействием:

  • стабилизации цен на углеводороды;
  • отсутствия роста уровня потребления энергоресурсов;
  • увеличение капитальных затрат на строительство новых энергоблоков.

Ряд стран существенно ограничили свои программы модернизации и строительства АЭС.

Вопросы экономии и безопасности требуют принципиально новых подходов. И они появляются: создана плавучая АЭС в России, запущены в работу первые мини-АЭС. Разрабатываются реакторы высокого уровня безопасности с увеличенным КПД (коэффициент полезного действия).

Атомщикам России досталось тяжелое наследство. Объекты незавершённого строительства, разграбленные станции, отсутствие должного финансирования, плюс физический износ материальной части с большими рисками в вопросах безопасности. Пришлось прикладывать героические усилия и спасать ситуацию. Отказываться от электроэнергии никто не собирался.

Постепенно обстановка улучшается. Были достроены и запущены в эксплуатацию 4 объекта на Балаковской, Калининской и Ростовской атомных электростанциях. Дал ток 3 энергоагрегат на АЭС в г. Удомля. В конце 2007 года была создана госкорпорация «Росатом». Ядерная энергетика обретает «второе дыхание». Перечень новых достижений российских атомщиков впечатляет:

  • 2008 год – начато сооружение Нововоронежской АЭС-2, Ленинградской АЭС-2;
  • 2010 год – завершено строительство 2-го блока Ростовской атомной электростанции;
  • 2014 год – запуск 3-го агрегата АЭС в г. Ростов, пуск 4-го блока Белоярской АЭС;
  • за период с 2007 по 2019 год включено в работу 7 энергоблоков, один находится в стадии завершения строительства.

В настоящее время ядерная отрасль страны, представленная «Росатомом», являет собой огромную корпорацию, объединяющую свыше 350 предприятий и организаций. Фактически в его составе находятся 5 комплексов:

  • Энергетический, охватывающий весь технологический процесс: от добычи и обогащения урана до выработки электричества атомными станциями России.
  • Проблемы безопасности, необходимой как при эксплуатации атомных объектов, так и при утилизации отходов. Дополнительно решаются вопросы защиты окружающей среды, населения и устранения последствий техногенных аварий и катастроф (См. список крупнейших техногенных катастроф).
  • Оружейный. Его задача – обеспечение ядерной безопасности нашей страны.
  • Научный, занятый не только решением проблем атомной энергетики, но и вопросами современной медицины, электротехники, нанотехнологий и ряда других отраслей.
  • Уникальная гордость России – атомный ледокольный флот. Залог будущих достижений на бесконечных просторах Арктики и Антарктики.

К 1 ноября 2019 года в составе госкорпорации имеются 10 современных АЭС с 36 энергоблоками суммарной мощностью 30 ГВт. Имеется плавучая атомная теплоэлектростанция «Академик Ломоносов». Заключены контракты в области ядерной энергетики и добычи урана с десятками стран Европы и Азии. Ведутся переговоры в Африке и Южной Америке.

Уран – серебристо-белый глянцевый металл высокой плотности. В природе встречаются три изотопа: U-238 (содержание = 99,2745%), U-235 (0,72%), U-234 (0,055). Топливом на АЭС служит U-235 как материал, способный самостоятельно поддерживать цепную ядерную реакцию. Но его природное содержание в исходном сырье мало, поэтому приходится заниматься искусственным обогащением (повышением содержания 235-го изотопа в топливе).

Россия обладает 9% общемировых разведанных запасов ядерного топлива (немногим более полумиллиона тонн). Добычей такого незаменимого сырья для атомной промышленности в нашей стране занимается Урановый холдинг «АРМЗ (Атомредметзолото)». 90% урана в России приносит Краснокаменское горно-химическое объединение.

Зарубежные активы представлены компанией Uranium One, подразделением нашей отечественной госкорпорации, владеющей производственными мощностями в США, Канаде, ЮАР, Казахстане, Австралии. Есть договорённость участия в разработке месторождения Мардай на территории Монголии.  

Наша страна обладает полностью завершённым циклом мощностей обогащения урана, достаточным для того, чтобы обеспечить своей продукцией каждый шестой реактор в мире. В основе самой передовой современной технологии лежит газоцентрифужный метод. Объединяет все обогатительные предприятия и организации Топливная компания «ТВЭЛ» – абсолютный монополист производства ядерного топлива в России.

Современный атомный реактор – сложная дорогостоящая установка, оснащённая передовой аппаратурой. В простейшем виде он представляет собой цилиндр (активная зона), в полость которого помещается ядерное топливо, упакованное внутри тепловыделяющих элементов (ТВЭЛов). Они размещаются внутри замедлителя (тяжёлой воды или графита). Активная зона окружена отражателем нейтронов. Вокруг отражателя сооружается бетонная радиационная защита. Управляют скоростью цепной реакции, регулирующие стержни путём погружения или, наоборот, извлечения из активной зоны реактора. Движение их способно полностью прекратить ядерную реакцию или довести её до стадии самоподдержания.

Реактор АЭС

Реактор АЭС

В результате деления ядер урана высвобождается огромный поток тепловой энергии, выводимой из активной зоны теплоносителем (водой или газом). Его тепла вполне хватает для производства высокотемпературного пара, вращающего турбину. На её валу размещается генератор электрического тока. Ступенчатость описанной технологии обусловлена соображениями радиационной безопасности.

В зависимости от материалов, применяемых в качестве замедлителей и теплоносителей, существует 11 типов ядерных реакторов, согласно принятой МАГАТЭ (Международное агентство по атомной энергии) классификации. Большинство существующих в настоящее время АЭС используют водо-водяные реакторы, где лёгкая вода выполняет обе названные функции.

Список радиационных аварий в мире, начатый 12 декабря 1952 года (Чок-Риверская лаборатория) по 8 августа 2019 (полигон ВМФ России «Нёнокса»), включает в себя 22 инцидента. Кроме того, зафиксировано 7 случаев радиоактивного загрязнения местности.

Вопросы безаварийной эксплуатации на предприятиях ядерной энергетики, правильного обращения с отходами, отработавшим установленный срок топливом, проблемы консервации, ликвидации объектов атомной военной и промышленной отрасли стали в настоящее время очень актуальными.

Контроль деятельности опасных производственных объектов (к числу которых относится АЭС) осуществляет Ростехнадзор. В его распоряжении имеется целый ряд регламентирующих состояние безопасности документов.

2018-2019 годы вывели «Росатом» в число лидеров экологической безопасности. В этом нет ничего удивительного, так как ядерная энергетика всегда являлась самой экологически чистой сферой производства энергоресурсов. Ведётся работа по созданию более безопасных реакторов, размещения АЭС в сейсмоустойчивых зонах. На госкорпорацию возложена обязанность организовать ликвидацию химического оружия, построить комплексы по утилизации чрезвычайных отходов.

Безусловный флагман атомной индустрии страны (20% электроэнергии вырабатываемой всей ядерной отраслью), расположен в Саратовской области, недалеко от города Балаково. Строительство станции по целому ряду экономических, политических, экологических причин разделилось на несколько этапов:

  • конец 1977 год – торжественное начало, монтаж транспортных коммуникаций, инженерных сетей;
  • 1980 год – запущено непосредственное строительство объекта;
  • 1985 – включен в работу 1-й энергоблок мощностью 1000 МВт;
  • 1987 – дал ток 2-ой агрегат АЭС;
  • 1988 – подключён 3-й;
  • декабрь 1993 года – завершение монтажа I очереди, запуск в работу 4-го блока станции.

Строительство II очереди (5-й и 6-й энергоблоки) несколько раз начиналось, но приостанавливалось. В настоящее время объекты находятся на консервации.

Тем не менее, современная мощность атомного энергетического гиганта (51 в мировом рейтинге электростанций) равняется 4000 МВт, а количественный показатель производства электроэнергии в прошлом году составил почти 32 млрд кВт*ч. Персонал АЭС – высококвалифицированные специалисты-атомщики в количестве порядка 4000 человек, обеспечивают безаварийную работу электростанции, надёжно снабжающей энергией потребителей Среднего Поволжья.

АЭС носит имя великого русского учёного – И. В. Курчатова. Это уникальная во многих отношениях станция. Во-первых, потому что она самая старая из работающих атомных электростанций страны. Во-вторых, благодаря единственным в мире реакторам без замедлителей (на быстрых нейтронах) БН-600 и БН-800 (цифры означают электрическую мощность в МВт).

Белоярская АЭС

Белоярская АЭС

Строительство станции началось в 60-е годы прошлого века. Первой очередью были смонтированы два энергоблока на тепловых нейтронах АМБ-100 и АМБ-200 в 1964 и 1967 годах соответственно. В 90-х оба реактора как исчерпавшие срок службы были остановлены. На смену первой очереди пришла вторая, на быстрых нейтронах. Помимо существующих энергоблоков «Белоярск-3» и «Белоярск-4», планируется дополнительное строительство 5-го агрегата БН-1200.

Сегодня Белоярская атомная электростанция, расположенная в полусотне километров от Екатеринбурга, мощностью почти 1,5 тысячи МВт, обеспечивает стабильную работу промышленности Урала. Производство электроэнергии в прошлом году превысило цифру в 8,8 млрд кВт*ч.

Атомная теплоэнергоцентраль сооружена в условиях вечной мерзлоты и является самой северной АЭС в мире. Строительство её продолжалось с 1965 по 1976 годы. Расположенная на Чукотке, в 5 км от города Билибино, станция обеспечивает 36% потребности электроэнергии изолированного в энергетическом плане автономного округа.

В настоящее время в работе находятся 3 энергоблока из 4 общей мощностью 48 МВт. Производство электроэнергии в 2018 году составило более 200 млн кВт*ч. Тем не менее, станция признана бесперспективной в связи с закрытием ряда предприятий по добыче золота и миграцией населения в другие районы страны. В ближайшие два года планируется полная остановка работающих реакторов ЭГП-6.

Мировой лидер в плане безопасности, эффективности и надёжности. Расположенная вблизи города Удомля на берегу живописного озера атомная электростанция обеспечивает энергией центр России. Мощность её 4 ядерных реакторов ВВЭР-1000 равняется 4000 МВт, производство электроэнергии в 2018 году побило рекордную цифру в 35 млрд кВт*ч.

Строительство АЭС велось в две очереди и продолжалось с февраля 1977 года по декабрь 2012. Калининская АЭС характеризуется целым рядом особенностей: постоянная модернизация оборудования, проведение технологических испытаний. Это позволяет ей быть на высоком технологическом уровне, соответствующем современным требованиям и иметь значительный ресурс эксплуатации. А установленные внутри производственных корпусов водо-водяные реакторы обеспечивают должный уровень безопасности и надёжности (суммарно по всем: 1000 лет работы без аварий).

Воздвигнута ядерная станция за 4 года: с мая 1969 по июнь 1973 г. Цель сооружения объекта заключалась в организации надёжного электроснабжения крайних северо-западных регионов России: Мурманская область и Карелия. Здесь в своё время было развёрнуто широкое промышленное строительство. Есть и ещё один фактор, характеризующий высокую потребность региона в энергоресурсах – крайне низкие зимние температуры.

В настоящее время АЭС оснащена четырьмя энергоблоками ВВЭР-440 общей мощностью 1760 МВт. Выработка электроэнергии за 2018 год составила более 10 млрд кВт*ч. Генерация превышает потребности, поэтому имеется перспектива строительства экспортного потока электроэнергии в соседние страны. Тем более, что эксплуатационный ресурс энергоблоков «Кола» существенно продлён в связи с модернизацией. Имеется план строительства и запуска в работу 5-го агрегата ВВЭР-600 на Кольской АЭС-2. 

Кольская АЭС

Кольская АЭС

Электростанция находится в Курской области, городе Курчатове. Мощность её четырех действующих энергоблоков РБМК-1000 составляет 4ГВт. Производство электроэнергии в 2018 году – почти 25 млрд кВт*ч.

АЭС имеет 9 линий отходящего электроснабжения Украины, Брянской и Белгородской областей. Долгие дискуссии по поводу строительства 5 и 6 реакторов оказались бесплодными. Было принято решение о сооружении дублирующей ядерной электростанции Курская-2. По мере вывода из эксплуатации первой будут запускаться агрегаты второй. Начато строительство первых двух ВВЭР-ТОИ мощностью 1300 МВт на Курская-2. 

Город Сосновый Бор, неподалёку от Санкт-Петербурга, имеет рядом с собой самую мощную АЭС России (4187,6 МВт). Вполне понятна необходимость подобного сооружения для обеспечения электроэнергией многомиллионного города и его окрестностей.

Отсчёт времени начала грандиозной стройки пошёл с лета 1967 года. А уже через 6 лет состоялся ввод в эксплуатацию. Агрегаты РБМК-1000 включались в работу постепенно: 1973, 1975, 1979, 1981 годы. Первоначально рассчитанные на 30 лет эксплуатации, они были модернизированы с продлением ресурса на 15 лет.

По мере остановки энергоблоков на замену им будут запускаться реакторы «Ленинград-2». Первый из новых ВВЭР-1200 пришёл на смену своему предшественнику в 2018 году. Генерация электроэнергии атомной станцией в 2018 г. немного не дотянула до отметки в 29 млрд кВт*ч. Любопытно, что Ленинградская АЭС одно время была третьей в мире и первой в России по установленной мощности.

Атомная плавучая тепловая электрическая станция является альтернативой Билибинской АЭС, призванной заменить её в плане электро- и теплоснабжения Чукотского АО. Также передвижная ядерная установка может служить в качестве опреснителя морской воды производительностью до 240 тыс. м3/сутки.

Энергетической основой плавучей АЭС служат два ядерных реактора КЛТ-40С общей мощностью 70 МВт. В перспективе планируется переоснащение модифицированными энергоблоками большей производительностью типа РИТМ-200.

Областью применения ПАЭС (плавучей АЭС) и ПАТЭС (плавучей тепловой АЭС) могут стать морские побережья, острова, удалённые от современной энергетической структуры. Однако «головной болью» разработчиков и подрядчиков остаётся огромная цена готового изделия, существенно повышенная стоимостью береговых принимающих сооружений. Только будущий опыт и последующие модернизации могут дать окончательный ответ на все существующие вопросы.

Современная АЭС находится в 4-х километрах от города с одноимённым названием. Целью создания этого гиганта ядерной индустрии было обеспечение области электроэнергией и частичная теплофикация Нововоронежа. На станции в настоящее время имеются 7 энергоблоков ВВЭР, 3 из которых отключены.

Следует отметить, что ядерная электростанция с самого начала своего существования несла на себе научно-исследовательскую нагрузку. Развитие мощности осуществлялось за счёт нестандартных реакторов, охлаждаемых обычной водой под давлением. Генерируемая мощность на сегодня составляет 3792 МВт.

Заменой существующих энергетических установок АЭС послужат ядерные реакторы новой электростанции ВВЭР-1200, запущенные в работу в 2016 и 2019 годах. Суммарная мощность НВАЭС-2 – 2375 МВт, а выработка электроэнергии вплотную подошла к отметке в 16 млрд кВт*ч. Необходимо сказать, что эта АЭС – первая в мире с повышенными требованиями безопасности, оснащённая целым рядом специальных систем и особенностей (защита от стихийных бедствий, прямых ударов падения летательных аппаратов, средств направленного взрыва, землетрясений).

Электростанция размещается на берегу Цимлянского водохранилища, обеспечивает треть потребления электроэнергии южных районов страны. Время сооружения объекта растянулось от 1977 года до запуска в работу последнего агрегата в 2018 году. Возможно, это стало причиной признания высокого уровня безопасности на АЭС.

На текущий момент общая мощность генераторов станции – 4030 МВт, оснащение – ядерные реакторы ВВЭР-1000. Производство электроэнергии в 2018 году достигло более 29 млрд кВт*ч. Ресурсный запас реакторов – от 12 до 29 лет.

АЭС осуществляет электроснабжение центра России и восточных областей Беларуси. Местом установки объекта ядерной энергетики стала южная часть Смоленщины, вблизи Десногорского водохранилища, используемого в качестве источника воды для охлаждения.

Смоленская АЭС

Смоленская АЭС

Станция имеет в своём распоряжении 3 реактора РБМК-1000 общей мощностью 3000 МВТ. Производительность прошлого года – более 19 млрд кВт*ч. Строительство 4-го энергоблока прекращено в декабре 1993 года. В перспективе предусмотрено замещающее строительство АЭС Смоленская-2 мощностью 2510 МВт.

Посмотреть все АЭС России можно на специальной карте.

Государственная корпорация по атомной энергии «Росатом» (Госкорпорация «Росатом»)

Государственная корпорация по атомной энергии «Росатом» (Госкорпорация «Росатом») - российский государственный холдинг, объединяющий более 360 предприятий атомной отрасли. «Росатом» является одним из мировых лидеров по количеству одновременно сооружаемых энергоблоков.

Смоленская АЭС
Состояние:
в эксплуатации
Тип электростанции:
Атомные электростанции
Электрическая мощность:
3 000 МВт
Нововоронежская АЭС
Состояние:
в эксплуатации
Тип электростанции:
Атомные электростанции
Электрическая мощность:
1 880 МВт
Нововоронежская АЭС-2
Состояние:
строится
Тип электростанции:
Атомные электростанции
Электрическая мощность:
2 400 МВт
Ленинградская АЭС
Состояние:
в эксплуатации
Тип электростанции:
Атомные электростанции
Электрическая мощность:
4 000 МВт
Ленинградская АЭС-2
Состояние:
строится
Тип электростанции:
Атомные электростанции
Электрическая мощность:
4 340 МВт
Ростовская АЭС
Состояние:
в эксплуатации
Тип электростанции:
Атомные электростанции
Электрическая мощность:
2 000 МВт
Белоярская АЭС
Состояние:
в эксплуатации
Тип электростанции:
Атомные электростанции
Электрическая мощность:
600 МВт
Балаковская АЭС
Состояние:
в эксплуатации
Тип электростанции:
Атомные электростанции
Электрическая мощность:
4 000 МВт
Билибинская АЭС
Состояние:
в эксплуатации
Тип электростанции:
Атомные электростанции
Электрическая мощность:
48 МВт
Калининская АЭС
Состояние:
в эксплуатации
Тип электростанции:
Атомные электростанции
Электрическая мощность:
4 000 МВт
Кольская АЭС
Состояние:
в эксплуатации
Тип электростанции:
Атомные электростанции
Электрическая мощность:
1 760 МВт
Курская АЭС
Состояние:
в эксплуатации
Тип электростанции:
Атомные электростанции
Электрическая мощность:
4 000 МВт