Роль атомной энергетики в современной мировой энергосистеме

1.

2.

Цель проекта
Комплексно проанализировать роль атомной энергетики в современной мировой
энергосистеме, оценить её преимущества и ограничения, выявить ключевые
тенденции развития отрасли и обосновать возможные сценарии её будущего.
Задачи проекта
1.Раскрыть актуальность темы
2.Изучить историю развития атомной энергетики
3.Оценить долю АЭС в мировой энергетике
4.Разобраться в принципе работы и устройстве АЭС
5.Классифицировать типы реакторов и обозначить перспективные разработки
6.Сопоставить АЭС с другими источниками энергии
7.Сформулировать аргументы «за» и «против» атомной энергетики
8.Проанализировать крупнейшие аварии и их последствия
9.Сформулировать выводы и сценарии развития отрасли
10.Систематизировать источники информации

3. Введение

Атомная энергетика — это один из крупнейших источников безуглеродной
электроэнергии (не выделяет CO₂ в процессе генерации). В условиях глобальных
целей по достижению углеродной нейтральности (Парижское соглашение,
стратегия ЕС "Зелёная сделка", цели России до 2060 года) АЭС рассматриваются
как стабильная, диспетчеризуемая основа энергосистемы, дополняющая
переменчивые альтернативные источники энергии.
АЭС обеспечивают долгосрочную независимость от колебаний цен на
ископаемое топливо (газ, уголь, нефть). Одна загрузка топлива на 1,5-2 года
снижает уязвимость стран перед геополитическими кризисами и ценовыми
шоками. Это особенно актуально для стран, не обладающих достаточными
запасами углеводородов.
Атомные станции работают в базисном режиме 24/7, обеспечивая постоянную
мощность независимо от времени суток или погоды. Это "фундамент"
энергосистемы, который позволяет существенно опережать возобновляемые
источники энергии.
Электрификация транспорта, промышленности и цифровизация экономики
ведут к росту мирового потребления электроэнергии. АЭС — один из способов
удовлетворить этот спрос без гигантских выбросов парниковых газов.

4. История развития атомных электростанций

Обнинская АЭС
Белоярская АЭС
АЭС Калдер-Холл
в Великобританни
Сибирская АЭС
АЭС Касивадзаки-Карива

5. Доля аэс в мировой энергетике

Страна
Выработка (млрд кВт*ч)
Занимаемая позиция в мировом объёме
США
782
1
Китай
417,5
2
Франция
364,5
3
Россия
202,2
4
Количество
Количестводействующих
действующихэнергоблоков
энергоблоков
НаНаноябрь
ноябрь2024
2024года
годав мире
в миренасчитывалось
насчитывалось415
415действующих
действующихэнергоблоков
общей
энергоблоков
мощностью
общей
373,7
мощностью
ГВт . Порядка
373,7
70ГВт
% всех
. Порядка
АЭС были
70 %сконцентрированы
всех АЭС были
в
пяти
сконцентрированы
странах: России,вСША,
пяти Франции,
странах: России,
Китае иСША,
Южной
Франции,
Корее Китае и Южной
Корее

6. Принцип работы и устройство атомной электростанции

7. Типы реакторов. Основные различия и эволюция

ВВЭР (водо-водяной
энергетический
реактор)
PWR (Pressurized Water Reactor) —
международный аналог ВВЭР
РБМК (реактор большой
мощности канальный)
Реакторы на быстрых нейтронах (БН, FBR)

8. Перспективные разработки

Малые модульные реакторы (SMR)
Термоядерные реакторы
Реакторы поколения IV

9. Сравнение аэс с другими источниками энергии

Критерий
АЭС
Солнечные панели
Уголь
Сравнение аэс с другими источниками энергии
Высокие капитальные затраты на
Цена
строительство (например, блок ВВЭР-
Стоимость солнечных панелей
1200 может стоить около $2,5 млрд).
постепенно снижается, но установка
Однако за счёт длительного срока
крупных электростанций остаётся
службы (40–60 лет с возможностью
дорогой (около $1,2–1,5 млн за 1 МВт
продления) АЭС окупаются в течение
мощности). LCOE (выровненная
жизненного цикла. Стоимость
стоимость энергии) в России — 4,3–
электроэнергии на АЭС в России —
6,4 рубля за кВт·ч.
от 6,5 до 9 рублей за кВт·ч.
Относительно низкая стоимость
генерации при стабильных поставках
топлива. В России электроэнергия от
угольных станций стоит
от 4 до 7 рублей за кВт·ч (для новых
станций). Однако цены на уголь могут
колебаться в зависимости от рыночных
условий.
Зависимы от погодных условий и
Стабильность
времени суток. Коэффициент
Обеспечивают стабильную выработку
Работают круглосуточно, не зависят от
мощности — 20–30%. Для обеспечения
при наличии достаточного запаса
погоды или времени года.
стабильности требуется система
топлива. Могут работать круглосуточно,
Коэффициент мощности — 85–95%.
хранения энергии (например,
но требуют регулярного пополнения
аккумуляторы), что значительно
запасов угля.
увеличивает общую стоимость.
Требуют значительных земельных
ресурсов. Для солнечной
электростанции мощностью 1 ГВт в
Занимают относительно небольшую
Площадь земли
площадь. Например, Ростовская АЭС
мощностью 4 ГВт расположена на
территории 1,7 км².
средней полосе России нужна
минимальная площадь около 67 км².
Для достижения мощности 1 ГВт может
потребоваться 25–30 км². Однако
панели можно размещать на крышах
зданий, в пустынях или на
неиспользуемых землях
(агровольтаика).
Требуют места для размещения
станции и складов топлива.
Нормативный запас угля на станции
может составлять десятки тысяч тонн,
что требует значительных складских
площадей. Также могут понадобиться
территории для добычи угля, если речь
идёт о шахтах или карьерах.

10. Плюсы и минусы атомной энергетики

11. Аварии и последствия для мира

Авария на Чернобыльской АЭС
Дата: ночь на 26 апреля 1986 года.
Место: четвёртый энергоблок
Чернобыльской АЭС .
Авария на АЭС «Фукусима-1»
Дата: 11 марта 2011 года .
Место: АЭС «Фукусима-1» (Япония)

12.

Причины:
Конструктивные недостатки реактора
РБМК-1000 .
«Концевой эффект».
Ошибки операторов.
Недостаточный уровень подготовки
персонала.
Организационные недостатки.

13.

Последствия:
Четвёртый энергоблок был практически полностью разрушен. В атмосферу попало
около 3–5 % топлива реактора — десятки тонн радиоактивных веществ, включая
изотопы йода-131, цезия-134 и 137, стронция-90, плутония-239.
Начался пожар графитового замедлителя, который полыхал 10 дней и стал
основным источником выбросов.
Эвакуировано более 100 тысяч человек из пострадавших районов в 1986 году; ещё
около 200 тысяч человек переселены позже из Беларуси, России и Украины .
Погибло 30 человек в течение первых трёх месяцев после аварии; ещё 19 смертей
с 1987 по 2004 год предположительно связаны с её последствиями. Острую
лучевую болезнь перенесли 134 человека .
Зафиксирован рост случаев рака щитовидной железы, лейкемии и других
онкологических заболеваний в зоне эвакуации, особенно среди детей и
подростков .
Загрязнение охватило значительные территории Украины, Беларуси, России и
других стран Европы .
Ущерб от аварии, компенсации пострадавшим и ликвидация последствий
обошлись мировой экономике в сотни миллиардов долларов США .
Зона отчуждения остаётся непригодной для проживания людей

14.

15. Доза облучения полученная в результате аварии

Категория
Период
Количество,
чел.
Доза (мЗв)
Ликвидаторы
1986—1989
600 000
около 100
Эвакуированные
1986
116 000
33
Жители зон со
«строгим
контролем»
1986—2005
270 000
более 50
Жители других
загрязнённых зон
1986—2005
5 000 000
10—20

16. Аварии и последствия для мира

Авария на Чернобыльской АЭС
Дата: ночь на 26 апреля 1986 года.
Место: четвёртый энергоблок
Чернобыльской АЭС .
Авария на АЭС «Фукусима-1»
Дата: 11 марта 2011 года .
Место: АЭС «Фукусима-1» (Япония)

17.

Причины:
Землетрясение магнитудой 9,0 и
последовавшее цунами.
Просчёты при проектировании и
строительстве
Миф об «абсолютной безопасности».

18.

Последствия:
Произошло расплавление ядерного топлива в реакторах энергоблоков № 1–3 .
Накопился водород в результате пароциркониевой реакции, что привело к взрывам гремучей
смеси на энергоблоках № 1, № 3 и № 4 .
В окружающую среду попали в основном летучие радиоактивные элементы, такие как изотопы
йода и цезия. Объём выброса составил до 20 % от выбросов при Чернобыльской аварии .
Около 160 тысяч человек были вынуждены покинуть свои дома .
Повышенное содержание радионуклидов было обнаружено в продуктах питания не только в
префектуре Фукусима, но и в удалённых от неё районах .
Человеческих жертв непосредственно из-за аварии на «Фукусиме-1» не было. 16 рабочих
получили травмы в результате взрывов, десятки подверглись облучению. В день аварии были
госпитализированы три сотрудника АЭС .
Атомная станция была законсервирована в 2013 году, но последствия этой экологической
катастрофы устраняют до сих пор

19.

20. Перспективы развития атомной энергетики

Перспективы: сценарии развития
Оптимистичный сценарий. Рост доли АЭС до 15–20 % к 2050 г. за счёт:
– внедрения реакторов IV поколения и SMR;
– расширения в Азии (Китай, Индия) и на Ближнем Востоке;
– использования АЭС для производства водорода и теплоснабжения
Консервативный сценарий. Сохранение текущей доли (~10 %)
постепенной заменой устаревших блоков на новые. Фокус — на странах,
где АЭС уже играют ключевую роль (Франция, Россия, Южная Корея).
Пессимистичный сценарий. Сокращение доли АЭС из-за:
– политических решений;
– прорыва в накопителях энергии, делающего ВИЭ самодостаточными;
– экономических рисков строительства.

21. Заключение

Атомная энергетика не исчезнет, но её
развитие будет более избирательным — с
фокусом на инновационные технологии и
регионы, где альтернативы менее эффективны.

22. Благодарю за внимание