Перспективы использования топлива в энергетике

Перспективы использования топливо в энергетике

 

 

Топливные перспективы на взгляд РАО «ЕЭС России»

 

 

РАО "ЕЭС  России", и государство озабочены  одной из главных проблем энергетической отрасли – состоянием ее основных фондов. Причем речь идет не только о  физическом износе и выбытии техники. По его словам, моральное старение оборудования обходится потребителям примерно в 3 млрд. долларов в год. Именно столько стоят 47 млрд. кубометров газа, которые можно было бы ежегодно экономить  при переходе тепловых электростанций на парогазовую технологию. Эта сумма  сопоставима с объемом необходимых  инвестиций в электроэнергетику, который, по оценкам специалистов, составляет около 5 млрд. долларов в год. Ясно, что  собственных средств предприятий энергетики для решения проблемы технического перевооружения недостаточно. Необходимо масштабное привлечение инвестиций в отрасль.[1]

 

Широкомасштабная  модернизация электроэнергетики даст толчок и развитию отечественного машиностроения. Уже не раз говорилось, что одной  из важных составляющих энергетической безопасности страны является диверсификация топливной базы электроэнергетики. В Европейской части России доля газа в топливном балансе энергетики составляет 80%. Между тем, мировой  опыт свидетельствует, что страны, располагающие  значительными запасами газа, например, Великобритания или Норвегия, не только не отказываются от использования угля для производства электроэнергии, но и строят новые станции на этом топливе. В России разведанных запасов  газа хватит менее, чем на один век, а запасов угля – на несколько столетий. Однако существенным фактором, сдерживающим использование угля на электростанциях, является относительная дешевизна природного газа. Еще одна проблема – устаревшие технологии сжигания твердого топлива. В частности, все станции спроектированы под определенные типы угля. Это обстоятельство заставляет, например, свердловских и челябинских энергетиков завозить довольно дорогой и низкокалорийный экибастузский уголь, вместо того, чтобы закупать более качественный кузбасский.

 

РАО "ЕЭС  России" уделяет большое внимание перспективам использования твердого топлива в энергетике. В частности, ведется работа по внедрению современной  технологии сжигания угля – циркуляции в кипящем слое. Она не только высокоэффективна, но и "всеядна", т.е. позволяет использовать любой  тип угля. [1]

 

У российской энергетики есть и преимущества перед зарубежной. У нас создана и успешно функционирует единая энергосистема – то, к чему сейчас стремятся Западная Европа, США. Поэтому нам необходимо сохранять и развивать те направления, на которых мы опередили остальных, и догонять там, где отстали. Существенно ускорить этот процесс призвана реформа научно-проектного комплекса, концепция которой недавно одобрена Советом директоров РАО "ЕЭС России". Она, в частности, предполагает объединение научно-исследовательских и проектных институтов в крупные научные центры, позволяющие сконцентрировать силы на наиболее важных направлениях.

 

Иностранные компании все больше проявляют интерес  к российскому рынку, особенно в  вопросах эффективности использования  электрической и тепловой энергии  потребителями. Интерес растет по мере повышения тарифов на энергию, что  является главным стимулом для энергосбережения у потребителей.

 

Уровень энергосберегающего российского оборудования значительно повысился. Во многих случаях  оно соответствует западным образцам, особенно приборы учета электрической  и тепловой энергии. Существенно  повысилось качество и экономичность  насосного и электротехнического  оборудования.

 

 

 

 

Ядерное топливо

 

 

На Балаковской АЭС обсуждали перспективы использования оружейного плутония (МОКС-топлива) в атомной энергетике. В ходе совместного российско-американского совещания обсуждались ближайшие и перспективные задачи по реализации программы использования МОКС-топлива в атомной энергетике.

 

Данная  программа разрабатывается в  соответствии с подписанным между  Россией и США соглашением  об утилизации излишнего оружейного плутония, который высвобождается после  демонтажа ядерных боеголовок. В  разработке программы по использованию МОКС-топлива участвуют специалисты министерств энергетики США и России. [6]

 

Деятельность  по утилизации плутония, выведенного  из демонтированных боеголовок, была начата в середине 90-х годов в  рамках международного сокращения стратегических ядерных вооружений. Первое из соглашений о мирном использовании плутония было подписано в июне 1998 года между  правительствами России, Германии и  Франции. В сентябре 2000 года Россия и США подписали последующее  соглашение, по которому в течение 20 лет должно быть утилизировано по 34 тонны оружейного плутония с каждой стороны. [6]

 

Облученное  ядерное топливо - это стержни, сборки из ядерных реакторов, которые использованы всего на 10, максимум 20 процентов. Их можно переработать, довести ОЯТ  до необходимой готовности и вновь  использовать. Обладание запасом  такого топлива в определенной степени  определяет мощь государства. И именно поэтому Франция и Америка, выступившие, кстати, против переработки ОЯТ Россией, сами между тем усиленно собирают это топливо по всему миру.

 

Если  смотреть в день завтрашний, ядерное  топливо, в том числе и переработанное после первичного использования, будет, по мнению ведущих специалистов мира, в перспективе основным источником топлива для энергетики. А природные  запасы урана в стране не такие  большие, как нам хотелось бы. Так  что чем больше мы его соберем, тем лучше. Необходимо сказать и  вот о чем. Сейчас у камчатских пирсов в Рыбачьем ржавеют десятки списанных атомных подводных лодок. [4]

 

Но разобрать  их на лом мы невозможно, так как  они стоят с не выгруженными атомными сборками, стержни находятся в  реакторах. А выгрузить облученное ядерное топливо из них невозможно из-за того, что его попросту негде  хранить. Нет капитальных хранилищ для отработанного ядерного топлива  и не на что их строить. Страны же, у которых мы заберем ОЯТ, готовы профинансировать строительство таких  хранилищ и переработку топлива. У них нет таких технологий, опыта и специалистов, какие есть в России. В большинстве случаев  мы будем забирать ядерное топливо, которое сами же им и поставляли.

 

Таким образом, страна будет обладать большим  запасом ядерного горючего, получит  современные хранилища для его  сбережения и решит наконец вопрос с утилизацией списанных АПЛ.

 

 Белоярская  АС им. И.В. Курчатова — первенец  большой ядерной энергетики СССР. Станция расположена на Урале,  в 3-километровой зоне от станции  построен город энергетиков —  Заречный.

 

Строительство первой очереди было начато в 1958 г., а в апреле 1964 г. вступил в строй  энергоблок с водографитовым канальным  реактором мощностью 100 МВт. Второй энергоблок мощностью 200 МВт был  введен в эксплуатацию в 1967 г.

 

В настоящее  время эти энергоблоки выведены из промышленной эксплуатации как выработавшие свой ресурс. Топливо из реакторов  выгружено и находится на длительном хранении в специальных бассейнах  выдержки, расположенных в одном  здании с реакторами. Все технологические  системы, работа которых не требуется  по условиям безопасности, остановлены. В работе находятся только вентиляционные системы для поддержания температурного режима в помещениях и система  радиационного контроля, работа которых  обеспечивается круглосуточно квалифицированным  персоналом.

 

В 1980 г. пущен третий энергоблок мощностью 600 МВт с реактором на быстрых  нейтронах. Белоярская АЭС с уникальной реакторной установкой БН-600 наряду с  выработкой электроэнергии выполняет  функцию воспроизводства ядерного топлива. Это крупнейший в мире энергоблок с реактором на быстрых нейтронах, который успешно эксплуатируется  до настоящего времени. Опыт эксплуатации реактора БН-600 позволил развить новое  направление в реакторостроении — создание реакторов-воспроизводителей с жидкометаллическими теплоносителями

 

Научно-промышленный потенциал, сосредоточенный в основном на БАЭС, в подразделениях и дочерних предприятиях НИКИЭТ является главным  ресурсом развития МО «Город Заречный». Атомная энергетика и в ближайшие  годы сохранится в качестве основного  производственного направления  муниципального образования. Рабочий  ресурс третьего блока по экспертным оценкам может быть продлен до 2020 года, к 2015 году планируется ввести в работу новый энергоблок с реактором  БН-800. Количество персонала на станции  вырастет примерно на 1000 человек. Кроме  того, начались работы по проектированию и строительству энергоблока  с опытно-демонстрационным реактором  на быстрых нейтронах со свинцовым  теплоносителем «Брест». [4]

 

В целях  более рационального использования  накопленного потенциала с 1992 года ведется  работа по созданию территориального научно-производственного комплекса, т.е. работа по превращению Заречного  в региональный инновационный центр. Созданы элементы сопутствующей  инфраструктуры, реализованы научно-промышленные проекты. В связи с появлением законодательных документов о наукоградах, продолжение этой работы должно вестись в рамках подготовки и согласования Программы развития для получения муниципальным образованием «Город Заречный» статуса Наукограда Российской Федерации. Путем разработки Программы наукограда предполагается решить проблему диверсификации экономики города с сохранением его специфики и научно-технического потенциала. Все перечисленное даст возможность переориентации экономики с сырьевого на инновационное направление развития, снизит риск монополизма атомной отрасли, позволит улучшить инвестиционный климат.

 

При наличии  программы развития и её согласования на трех уровнях — федеральном, субъекта Федерации и муниципальном —  наукоград имеет право на государственную поддержку, формы которой определяют «Закон Российской Федерации «О статусе наукограда Российской Федерации» и постановление Правительства Российской Федерации от 22.09.99 г. № 1072, составляющие нормативно-правовую базу развития наукоградов. Реализация правительственных документов предполагает:

 

• целевое  выделение средств в размерах, не превышающих суммы налоговых  доходов, собранных на территории данного  муниципального образования и поступивших  в федеральный бюджет в течение  года, предшествующего расчетному;

 

• льготы по уплате налогов, пошлин и сборов, зачисляемых в федеральный бюджет;

 

• принятие и реализацию федеральных целевых  программ, предусматривающих решение  вопросов социально-экономического и  научно-технического развития наукоградов;

 

• передачу в установленном порядке объектов федеральной собственности в  собственность муниципального образования  или в управление.

 

 Программы  развития ядерной энергетики  в стране стали предметом острых  научных дискуссий физиков-ядерщиков,  экологов и общественно-политических  споров и диалогов между их  противниками и сторонниками. Предметом  этих споров и дискуссий является  использование оружейного плутония, выведенного из программ ядерного  оружия в качестве топлива  на предприятиях атомной энергетики  после предварительной его утилизации. Возможны два пути обращения  с оружейным плутонием. [9]

 

1.Ликвидация  путем иммобилизации предусматривает  смешение плутония с радиоактивными  отходами, размещение в стекле  или керамике и захоронение  в глубоких геологических формациях.  Этот вариант связан с определенными  проблемами обеспечения безопасности  при переводе в остеклованный  вид, транспортировке, долговременном  хранении. Кроме того, этот путь  не предполагает использование  полезных энергетических свойств плутония и ориентируется на неопределенно длительный срок остеклованных ядерных отходов, что также является отрицательной стороной данного направления.

 

2.Альтернативой  иммобилизации рассматривается  энергетическое использование оружейного  плутония в качестве ядерного  топлива на АЭС. При этом  утилизация плутония предусматривает  выполнение следующих работ: а)  конверсия оружейного плутония  в двуокись плутония необходимого  качества;

 

б) производство смешанного уран-плутониевого оксидного  топлива (МОКС-топлива), обычно содержащего 5% энергетического плутония и 95% природного или обедненного урана.

 

3.Использование  МОКС-топлива в ядерных реакторах. 

 

4.Обращение  с использованным МОКС-топливом. Оно во многом совпадает с обращением с отработанным урановым топливом (переработка МОКС-топлива не предполагается).

 

Основным  вариантом обращения с высвобождаемым российским оружейным плутонием  выбрано его энергетическое использование  в действующих ядерных реакторах. Переработка оружейного плутония в  МОКС-топливо предполагается на производственных мощностях ПО «Маяк». Наиболее эффективно процесс сжигания МОКС-топлива осуществляется в реакторах на быстрых нейтронах. Единственный в России такой реактор  БН-600 пущен в эксплуатацию на Белоярской АЭС в 1980 году с установленным  сроком эксплуатации в 30 лет. Использование  МОКС-топлива началось на БАЭС с 1988 года, с 2004 года предполагается перейти  на постоянную работу с топливной  зоной, на 25% укомплектованной сборками смешанного топлива, а 2 2008 году полностью  перейти на смешанное топливо. По мнению специалистов БАЭС смешанное  уран-плутониевое топливо является естественным топливом быстрых реакторов, к которым отнорсится БН-600. Более масштабные перспективы использования МОКС-топлива в ядерной энергетике связаны с эксплуатацией реактора БН-800, для строительства которого Белоярская АЭС получила государственную лицензию, само строительство обойдется в 1.5 млрд. долларов США. [9]

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Газовое топливо 

 

 

В последнее  время в энергетике все больше внимания уделяется экологическим  аспектам. Одним из примеров является переход в ряде регионов с угля на использование природного газа в  качестве основного топлива. Благодаря  этому улучшается состояние экологии прекращается выброс в атмосферу вредных веществ. И кроме того, использование газа более дешево и эффективно.