Обеспечение эффективного функционирования энергетического комплекса – одна из главных задач национальной экономики России, имеющей высокое социальное значение в энергетической безопасности. По данным аналитиков, к середине 21 века потребление энергии увеличится в 2 раза в связи с развитием всех отраслей промышленности.
Электроэнергия вырабатывается на ТЭС, ГЭС, с использованием альтернативных источников (ветра, солнца) и на АЭС. Но исчерпаемые источники энергии не возобновляются, поэтому доля атомной энергии характеризуется устойчивой тенденцией к росту. Это подтверждает активное строительство и модернизация действующих АЭС.
По данным IAEA на начало 2024 г., в России генерируют электроэнергию 11 атомных электростанций, где эксплуатируется 37 энергетических блоков, общая мощность которых составляет 30 гигаватт (30000 мегаватт). Доля вырабатываемой электроэнергии атомными станциями 20,28% от всего производимого электричества в России.
Особенности и преимущества АЭС
На атомных электростанциях за 2023 г. выработано 225 млрд кВт электроэнергии, ее способ генерации является самым безопасным и эффективным. Российские атомщики подошли вплотную к технологии генерации электроэнергии путем замыкания ядерного топливного цикла, в результате чего можно добиться получения неисчерпаемого источника энергии.
Атомные электростанции – это ядерные установки для производства электроэнергии, находятся в разных регионах страны. АЭС состоит из сооружений, зданий, ядерных реакторов, комплекса необходимых систем, оборудования и устройств, который обслуживает специально подготовленный персонал. Уран-235 – основное топливо для АЭС.
Работа станции строится на управляемом делении атомного ядра в атомном реакторе, входящем в энергоблок в связке с турбинами, турбогенераторами, трансформаторами, вспомогательным тепловым, механическим оборудованием и другими системами. В реактор загружается ядерное топливо для протекания управляемой цепной реакции – расширения атомов урана и деления его на нейтроны с выделением огромного количества тепла, где ядерная энергия сначала переходит в тепловую, которая преобразовывается в механическую и далее в электрическую.
АЭС имеет преимущества перед другими объектами, генерирующими электроэнергию:
- Расщепленный уран-235 можно использовать повторно, он не оставляет отходов, шлаков и золы после сгорания, в ближайшей перспективе на многих российских АЭС будет осуществлен переход на замкнутый топливный цикл.
- Огромная энергоемкость обогащенного урана. При полном выгорании он выделяет количестве энергии, которое образуется при сжигании 60 т нефти или 100 т каменного угля.
- Атомные станции РФ ежегодно предотвращают выброс в атмосферу 109 млн т углекислого газа и создание парникового эффекта, что косвенно замедляет процесс глобального потепления.
Отраслевая структура
Государственная корпорация «Росатом» осуществляет управление всеми производствами, владеет энергетическими и транспортными активами отрасли. Дивизион инжиниринга объединяет организации, где занимаются проектированием объектов атомной энергетики. В холдинге «Атомэнерго» сосредоточены гражданские активы по добыче и обогащению урана. Вопросы экспорта топлива решает «Техснабэкспорт». «Атомэнергомаш» поставляет оборудование для отрасли. Компанией российских АЭС управляет концерн «Росэнергоатом», входящий в состав «Росатома». Это крупная компания в мире, уступающая по объему генерируемой энергии только EDF во Франции. В отрасли на производственных, строительных, научных предприятиях и организациях трудятся более 350 тысяч человек.
Виды эксплуатируемых реакторов на АЭС
На 37 энергоблоках у 11 действующих атомных электростанций установлены реакторы разной мощности:
- 22 ядерных реактора типа ВВЭР, аббревиатура расшифровывается «водо-водяной энергетический реактор» с водяным охлаждением под давлением и водяным замедлителем. Из этого числа 13 реакторов имеют мощность 1000 МВт, 4 ВВЭР – 1200, 5 – мощность 440 МВт.
- 11 канальных кипящих реакторов большой мощности, в составе которых верхние, нижние плиты и набор вертикальных каналов, вставленных в цилиндрические отверстия графитовых колонн: 8 реакторов РБМК каждый мощностью по 1000 МВт и 3 реактора ЭПГ-6 мс мощностями по 12 МВт.
- 2 быстрых энергетических реактора на быстрых нейтронах с натриевым теплоносителем БН-600 и БН-800 с мощностями 600 и 885 МВт. Они реализуют замкнутый цикл, при котором ядерное топливо используется вновь.
- 2 реактора типа КЛТ- 40 С мощностью 35 МВт, работающие в составе плавучей атомной теплоэлектростанции ПАТЭС.
Уральским отделением российской Академии наук (институтом УрО РАН) создана технология переработки и дешевого хранения отработанного ядерного топлива. Кроме этого, в нашей стране самые низкие капиталовложения на строительство АЭС.
Первая в мире атомная станция была создана в 1948 г. в Советском Союзе под руководством академика И. В. Курчатова. Тогда на станции был запущен в работу единственный отечественный атомный реактор А-1.
Действующие АЭС в России
В октябре 2022 г. вместе со всеми объектами и городом-спутником Энергодаром в собственность РФ перешла Запорожская АЭС. Она расположена на берегу Каховского водохранилища. Ее мощность с работой шести легководных реакторов ВВЭР-1000 была 6000 МВт. Но в настоящее время из-за постоянных отключений по известной причине действующими остаются не более 2-х реакторов.
Балаковская АЭС
Расположена на берегу Волги возле г. Балакова Саратовской области. Это крупное современное предприятие обеспечивает электроэнергией Поволжье, Центральную часть России, Уральский регион. На станции эксплуатируются 4 энергоблока с модернизированными реакторами ВВЭР-1000 мощностью 1000 МВт, которые введены в строй с 1985 по 1993 г.
Белоярская АЭС им. И. В. Курчатова
Построена на вблизи г. Заречный Свердловской области на реке Пышма и вырабатывает для региона 16% электроэнергии. На станции действует 2 реактора БН-600, установленный в 1980 г., и БН-800, работающий с 2015 г. Реакторы на быстрых нейтронах с натриевым теплоносителем считаются самыми надежными и безопасными. На атомной энергетической станции осваивается замкнутый ядерный цикл, способный обеспечить топливом на много десятков лет и свести к минимуму ядерные отходы.
Билибинская АЭС
Находится в Чукотском АО у г. Билибино, в 650 км. от Анадыря, действует в изолированной энергосистеме и обеспечивает работу золоторудных и горнорудных предприятий округа. Энергию генерируют 4 энергоблока общей мощностью 48 МВт и выдачей тепла 66 гигакалорий/ч с расположенными в них энергетическими гетерогенными петлевыми реакторами ЭГП-6 (с шестью петлями циркуляции теплоносителя).
Калининская АЭС
Расположена вблизи г. Удомля на берегу одноименного озера в 127 км. от г. Тверь (ранее Калинин). Генерацию энергии осуществляют 4 энергоблока с реакторами ВВЭР-1000. Первая очередь станции из двух реакторов запущена в 1984 г, вторая — в 2011 г. Предприятие осуществляет модернизацию оборудования для повышения эффективности выработки электроэнергии и продления срока действия энергоблоков.
Кольская АЭС
Построена в Мурманской области на берегу озера Имандра в 12 км. от г. Полярные Зори. 4 энергоблока с реакторами ВВЭР мощностью 440 МВт на 50% обеспечивает область электроэнергией. Градообразующим предприятием уделяется большое внимание качественной жизни населения региона и развитию инфраструктуры. Энергоблоки вводились в эксплуатацию с 1973 по 1984 г.
Курская АЭС
Расположена в г. Курчатов и поставляет электроэнергию в 19 регионов Центральной России. На станции работает 3 энергоблока с канальными реакторами с общей мощностью 3 млн кВт, они были подключены к единой энергетической системе страны с 1976 по 1985 г. Все энергоблоки были модернизированы до 2009 г., а сейчас 2 из них остановлены и находятся в эксплуатации без генерации. Поблизости строится Курская АЭС-2 и будет оснащена реакторами нового типа ВВЭР-ТОИ. Сейчас прилагается немало усилий для сохранения целостности станций.
Ленинградская АЭС
Построена на берегу Финского залива в г. Сосновый Бор. Установленная мощность станции 4400 МВт, выдаваемая двумя энергоблоками с реакторами ВВЭР-1000 (они заменили ранее действующие РБМК-1000) и 2 блока с реакторами типа ВВЭР-1200. Планируется к 2032 г. запустить АЭС-2 с двумя реакторами ВВЭР-1200, каждый из них будет вырабатывать более 8,5 млрд. кВт.ч. электроэнергии.
Нововоронежская АЭС
Построена на берегу реки Дон в 40 км от г. Воронеж. Устаревшие энергоблоки ВВЭР-365 и ВВЭР-440 с 2017 г. заменяют на современные инновационные установки нового поколения ВВЭР-1200, которые отличаются улучшенными техническими, экономическими показателями и безопасностью при эксплуатации.
Ростовская АЭС
Построена на берегу Цимлянского водохранилища реки Дон в 14 км от г. Волгодонск. Доля генерируемой АЭС энергии в общем объеме ее производства для Ростовской области – 70%, энергосистемы Юга с населением 27 млн человек – 30%. Действует 4 энергоблока с реакторами ВВЭР-1000, каждый из которых за сутки вырабатывает 25 млн кВт ч.
Смоленская АЭС
Расположена на реке Десна, в 150 км от Смоленска, является градообразующим предприятием г. Десногорск. На станции эксплуатируется 3 энергоблока с графитовыми урановыми канальными реакторами РБМК-1000, которые за год вырабатывают 20 млрд кВт.ч электроэнергии, что составляет седьмую часть всего объема генерируемой энергии атомными электростанциями в России.
Плавучая атомная электростанция
Самая северная плавучая атомная теплоэлектростанция ПАТЭС в мире построена в Чукотском АО в г. Певек. Это первое и единственное плавучее судно, оснащенное энергоблоком ПЭБ «Академик Ломоносов» с двумя реакторами КЛТ-40 с было запущено в эксплуатацию в 2020 г. и стало источником 50 гигакалорий/ч тепла и 70 МВт. энергии.
Перспективные планы атомной отрасли
До 2040 г. в России запланировано строительство 11 новых атомных электростанций, в том числе на Чукотке, в Красноярском крае. В 2024 г. уже началось возведение АЭС в Якутии возле золоторудного месторождения, реализуется введение в эксплуатацию вторых очередей Кольской, Курской и Смоленской АЭС.
По поручению Президента в России намерены развивать космическую ядерную энергетику для выполнения перспективной миссии, в том числе исследование и освоение Луны. Ключевым направлением нового федерального проекта станет создание средств на основе ядерной энергетики для долгосрочной космической миссии. Этот шаг обеспечит России лидерство в области космических технологий и усиление ее позиций на мировой арене. На совещании членов Правительства 14 марта 2024 г. Президентом РФ было поручено выделить средства на выполнение этой программы при участии государственных корпораций «Росатом» и «Роскосмос».
Заключение
В последние годы наша страна участвует в строительстве АЭС во многих странах. Использование атомной энергетики будет в полной мере удовлетворять растущие проблемы не только в России, но и во всем мире. Российские АЭС созданы по уникальным разработкам с комплексом систем безопасности, которые составляют почти 40% от стоимости АЭС в целом. На атомных станциях существует 4 барьера безопасности, которые предотвращают выход радиоактивности из топливной сборки и представляют собой топливную таблетку, оболочку твэла, первый контур реактора и корпус энергоблока. Важная задача для АЭС – повышение коэффициента использования установленной мощности, для реализации которой Правительством совместно с «Росатом» разработана специальная программа.