Современное состояние атомной энергетики России

В настоящее время в России функционирует 10 атомных электростанций, на которых эксплуатируется 31 энергоблок установленной мощностью 23242 МВт, из них 15 реакторов с водой под давлением – 9 ВВЭР-1000 (водо-водяной энергетический реактор корпусного типа), 6 – ВВЭР-440, 15 канальных кипящих реакторов – 11 РБМК-1000 (реактор большой мощности канальный) и 4 ЭГП-6 (энергетический графитовый петлевой реактор), 1 реактор на быстрых нейтронах. Россия занимает 4-е место в мире по установленной мощности АЭС.

Основной ввод мощностей в электроэнергетике России пришелся на 70–80-е гг., причем существенную долю новой генерации обеспечили новые атомные энергоблоки. В эти годы были построены все атомные станции России за исключением Ростовской АЭС (рисунок 21).

Рисунок 21 – Период ввода оборудования электрогенерирующих компаний на протяжении 1951–2009 гг., %

Мощность атомных электростанций в России за период с 1970 по 2010 гг. увеличилась в 30 раз (рисунок 22). Однако динамика удельного веса производства электроэнергии атомными электростанциями в общей выработке электроэнергии в России с 2005 г. была неизменно на одном уровне, что свидетельствует о некоторой стагнации в атомной электроэнергетике (рисунок 23).

Рисунок 22 – Динамика мощности атомных электростанций России в 1970, 1980, 1990, 1995, 2000, 2005–2010 гг., млн кВт

Рисунок 23 – Динамика удельного веса производства электроэнергии атомными электростанциями в общей выработке электроэнергии в России, в 1970, 1980, 1990, 1995, 2000, 2005–2010 гг., %

Большинство АЭС России построены периодом отработки назначенного ресурса реакторов в 30 лет. Первые выбытия агрегатов атомных электростанций, построенных еще в Советском Союзе, ожидается в 2018–2020 гг. Благодаря этому строительство новых и достройка незавершенных АЭС позволят существенно нарастить объемы этого вида генерации в ближайшие годы.

В структуре установленной мощности электростанций, входящих в состав энергосистемы России, доля атомной энергетики по итогам 2009 г. составила 11%. В 2009 г. АЭС было произведено 163,3 млрд кВтч электроэнергии, что составило 16,8% от общего выпуска электроэнергии всеми электростанциями. При этом по сравнению с 2008 г. доля АЭС в производстве электроэнергии в России увеличилась на 1% за счет снижения выработки электроэнергии тепловыми станциями.

17 декабря 2009 г. впервые в истории атомной энергетики атомные станции России несмотря на кризис вышли на рекордную суммарную мощность в 22 700 МВт. Столь высокого уровня мощности удалось достигнуть за счет выбора оптимального режима эксплуатации оборудования, а также качественного технического обслуживания и ремонта АЭС и согласования с режимом работы единой энергосистемы (ЕЭС).

В структуре установленных мощностей АЭС наибольшие доли (по 17%) занимают Балаковская, Курская и Ленинградская АЭС, каждая из которых включает по 4 энергоблока общей установленной мощностью 4000 МВт (рисунок 24). В структуре выработки наибольшую долю занимает Балаковская АЭС, которая производит самую дешевую электроэнергию среди всех АЭС и тепловых электростанций России и обладает самым высоким коэффициентом использования установленной мощности (КИУМ) среди всех АЭС – 89,3%.

Таблица – Износ оборудования АЭС в 2010 г. в России

Объем необходимых капитальных вложений в развитие атомной энергетики России на период до 2030 г. оценивается в 100 – 139 млрд долл. в ценах 2007 г., что составляет около 16% от общего необходимого объема инвестиций в электроэнергетику России.

Таблица 6 – Атомные электростанции России и построенные с ее участием

В современном виде возможности ядерной технологии и разведанные запасы значительно меньше потенциала запасов природного газа, и всё же высокое значение отрасль получила в европейской части России и особенно на северо-западе, где выработка на АЭС достигает 42%. В целом же за 2007 г. Атомными электростанциями выработано рекордное за всю историю отрасли количество электроэнергии – 158,3 млрд кВт·ч, что составило 15,9% от общей выработки в Единой энергосистеме.

Основная уранодобывающая компания Приаргунское производственное горно-химическое объединение, добывает 93% российского урана, обеспечивая 1/3 потребности в сырье.

В 2007 г. Федеральные власти инициировали создание единого государственного холдинга «Атомэнергопром» объединяющего компании Росэнергоатом, ТВЭЛ, Техснабэкспорт и Атомстройэкспорт.

Основным научным направлением является развитие технологии управляемого термоядерного синтеза. Россия участвует в проекте международного экспериментального термоядерного реактора.

В настоящее время в России на 10 действующих АЭС эксплуатируется 31 энергоблок общей мощностью 23243 МВт, из них 15 реакторов с водой под давлением – 9 ВВЭР-1000, 6 ВВЭР-440; 15 канальных кипящих реакторов – 11 РБМК-1000 и 4 ЭГП-6; 1 реактор на быстрых нейтронах – БН-600.

В разработках проекта Энергетической стратегии России на период до 2030 г. Предусмотрено увеличение производства электроэнергии на атомных электростанциях в 4 раза [6].

Наиболее часто на АЭС применяют 4 типа реакторов на тепловых нейтронах (рисунок 10). В России строят главным образом графито-водные и водо-водяные реакторы. На АЭС США наибольшее распространение получили водо-водяные реакторы. Графито-газовые реакторы применяются в Англии. В атомной энергетике Канады преобладают АЭС с тяжеловодными реакторами.

АЭС имеют ряд преимуществ перед другими видами электростанций: при нормальных условиях функционирования они абсолютно не загрязняют окружающую среду, не требуют привязки к источнику сырья и соответственно могут быть размещены практически везде, новые энергоблоки имеют мощность практически равную мощности средней ГЭС, однако коэффициент использования установленной мощности на АЭС (80%) значительно превышает этот показатель у ГЭС или ТЭС. Об экономичности и эффективности атомных электростанций может говорить тот факт, что из 1 кг урана можно получить столько же теплоты, сколько при сжигании примерно 3000 т каменного угля.

Значительных недостатков АЭС при нормальных условиях функционирования практически не имеют. Однако нельзя не заметить опасность АЭС при возможных форсмажорных обстоятельствах: землетрясениях, ураганах, и т. П. – здесь старые модели энергоблоков представляют потенциальную опасность радиационного заражения территорий из-за неконтролируемого перегрева реактора [2, 12].

Таблица 7 – Мощность электростанций, производство электроэнергии и теплоэнергии за период с 1995 по 2007 гг.

Мощность электростанций, производство электроэнергии за период с 1995 по 2007 гг. Увеличилась на 9 млн. кВт ч по всем видам электростанций, а производство теплоэнергии сократилось (таблица 7).

На размещение атомных электростанций решающее значение оказывает потребительский фактор (таблица 8).

Таблица 8 – Степень влияния сырьевых, топливно-энергетических и трудовых ресурсов и районов потребления готовой продукции на размещение электроэнергетики

Таким образом, учитывая результаты существующих прогнозов по истощению к середине – концу следующего столетия запасов нефти, природного газа и других традиционных энергоресурсов, а также сокращение потребления угля (которого, по расчетам, должно хватить на 300 лет) из-за вредных выбросов в атмосферу, а также употребления ядерного топлива, которого при условии интенсивного развития реакторов-размножителей хватит не менее чем на 1000 лет можно считать, что на данном этапе развития науки и техники тепловые, атомные и гидроэлектрические источники будут еще долгое время преобладать над остальными источниками электроэнергии.

В наши дни ведущими видами топлива пока остаются нефть и газ. Но нефть и газ будут с каждым годом стоить все дороже. Новыми лидерами энергетики станут ядерные источники. Запасы урана, если, сравнивать их с запасами угля, вроде бы не столь уж и велики. Но зато на единицу веса он содержит в себе энергии в миллионы раз больше, чем уголь [18, 37, 44].

Но времена изменились. Сейчас, в XXI в., начинается новый, значительный этап земной энергетики. Появилась энергетика «щадящая». Несомненно, в будущем параллельно с линией интенсивного развития энергетики получат широкие права гражданства и линия экстенсивная: рассредоточенные источники энергии не слишком большой мощности, но зато с высоким КПД, экологически чистые, удобные в обращении.

Таким образом, можно выделить черты, характерные для современной электроэнергетики России:

1. Россия занимает четвертое место в мире по производству электроэнергии, но отстает по показателю среднедушевого годового потребления. В России оно составляет 70,19% от среднего уровня развитых стран (по состоянию на 2001 г.).

2. В России крайне низки темпы ввода новых генерирующих мощностей в электроэнергетике, что самым негативным образом сказывается на росте экономики страны и надежности электроснабжения.

3. В структуре электрогенерации России ведущие места занимают ТЭС, ГЭС и АЭС. Основа электроэнергетики – тепловые станции. Похожая структура генерации характерна и для мирового лидера в электроэнергетике – США.

4. Наблюдается постоянный рост потребления природного газа для производства электроэнергии, и снижение использования угля для генерации электроэнергии в России. При этом прогнозируется рост как внутренних, так и мировых цен на природный газ, что неизбежно приведет к росту тарифов на электроэнергию в России.

5. Россия имеет существенные запасы угля, что способствует развитию электрогенерации на этом виде топлива, как одного из стратегических направлений.

6. В России недостаточно полно используются гидроресурсы. Планируется строительство новых ГЭС в Сибири и на Дальнем Востоке [8], при этом нужно учесть сильную зависимость работы гидростанций от величины годового стока. Опыт США показывает, что природные обстоятельства (засуха) могут серьезно ограничить использование гидроэлектростанций.

7. В России слабо развивается перспективное направление – ветроэлектрогенерация. Около 70% территории России, где проживает 10% населения, находится в зонах децентрализованного энергоснабжения, которые практически совпадают с зонами реализуемого ветропотенциала (Камчатка, Магаданская область, Чукотка, Сахалин, Якутия, Бурятия, Таймыр и другие) [1]. Это делает целесообразным использование ВЭС для обеспечения электроэнергией автономных потребителей.

8. Одно из стратегических направлений развития электроэнергетики России – строительство новых атомных станций. До 2020 г. Запланировано почти двукратное увеличение мощности АЭС России. Это положительно скажется, в том числе, и на экологической обстановке. В России электроэнергетический комплекс дает около 55% выбросов СО2 (56,6% в 2000 г.) [14, с. 204]. В США на электроэнергетику приходится около 40% выбросов СО2 (42,1% в 2000 г.) [14, с. 205].

9. Уровень тарифов на электроэнергию в России стремительно догоняет уровень цен на электроэнергию в развитых странах, например, в США. Но, уровень жизни в России пока отстает от уровня жизни в тех же Соединенных Штатах в 8 раз (в 2002 г. Валовой национальный продукт на душу населения в России составил 3273 долл. США, в США – 31891 долл. США) [14, с. 192, 193], а тариф на электроэнергию в России ниже лишь в 2 раза (по данным 2005 г., без учета паритета покупательной способности).