КНИГА УКРОЩЕНИЕ ЯДРА. ИСТОРИИ ЯДЕРНОГО ОРУЖИЯ И ЯДЕРНОЙ ИНФРАСТРУКТУРЫ СССР

Курсовые
Черчение

Теплоэнергетика

Электротехника
Карта

 

« НазадВперед »Укрощение ядра

4. АТОМНАЯ ЭНЕРГЕТИКА СССР И РОССИИ

4.1. Атомные электростанции (АЭС) СССР

    В СССР традиционная энергетика, основанная на использовании органического топлива, наиболее интенсивно развивалась в период с 1962 до 1985 года. В 1980-1985 годах опережающими темпами стала развиваться атомная энергетика. Преимущественное развитие атомной энергетики происходило на Украине. Ежегодный ввод новых мощностей на атомных станциях страны превышал 4 миллиона кВт. Основной прирост энергетических мощностей в Европейской части страны происходил за счет ввода атомных станций. В перспективе планировалось вводить ежегодно энергоблоки АЭС с общей мощностью до 10 миллионов кВт. Большинство атомных станций предполагалось построить силами Минэнерго страны. Атомные блоки строились по проектам, которые не были окончательно проработаны, что приводило к частичной переработке проектов уже в процессе строительства. Несмотря на то, что в одно и то же время вводились блоки одной и той же мощности, выполняемые по одним и тем же проектам, в результате вносимых изменений вводимые блоки не были идентичны.

Первые российские АЭС не в полной мере учитывали международный опыт по безопасности атомной энергетики. Постепенно технический уровень российских АЭС повышался. Так, например, при сооружении АЭС "Ловииса" были спроектированы блоки АЭС с реакторами типа ВВЭР-440 с защитной оболочкой.

На 1 января 1991 года в СССР на 15 АЭС работало 46 энергоблоков общей электрической мощность 36,6 ГВт. В 1990 году было выработано 211,5 миллиардов кВтЧчас электроэнергии, то есть 12,5% всей выработанной в СССР электроэнергии.

Основная часть выработки атомн 1000 ой электроэнергии в СССР приходилась на реакторы ВВЭР и РБМК, причем примерно в равных количествах.

Правительство СССР поддержало предложения Минсредмаша о развитии атомной энергетики за счет сооружения промышленных АЭС с реакторами на тепловых нейтронах ВВЭР и РБМК и в качестве опытных - АЭС с реакторами на быстрых нейтронах.

В результате к апрелю 1986 года (Чернобыльская авария) были сооружены и строились реакторы ВВЭР на Нововоронежской, Кольской, Армянской, Южно-Украинской, Ровенской, Запорожской, Тверской, Балаковской и других АЭС, а также работали и находились в строительстве атомные энергоблоки с реакторами РБМК на Ленинградской, Курской, Чернобыльской, Смоленской, Игналинской и других АЭС. В строительстве также находились две атомные станции теплоснабжения для отопления жилых районов городов Горького и Воронежа.

Слабым звеном в российских проектах атомных станций была автоматизированная система управления технологическими процессами. На реакторах типа РБМК-1000 ее, по существу, не было. Этот реактор не мог быть автоматизирован из-за отсутствия механизации приводов для нескольких тысяч регуляторов расхода воды в каналах. В эти годы стало сказываться общее отставание России в научных и инженерных разработках по электронике.

Разработками конструкций атомных реакторов и проектов атомных станций для атомной энергетики занимались ОКБ "Гидропресс (г. Подольск, В.В. Стекольников), Научно-исследовательский институт энерготехники (НИКИЭТ, г. Москва, Н.А. Доллежаль, Е.О. Адамов), Физико-энергетический институт (г. Обнинск, А.И. Лейпунский), ВНИПИЭТ (Санкт-Петербург) и два проектных института Минэнерго страны - Атомэнергопроект (Теплоэнергопроект) и Гидропроект (Москва).

Проектирование АЭС осуществлялось организациями, не знакомыми с атомными технологиями. Любое техническое решение проектные организации вынуждены были согласовывать друг с другом и с научным руководителем. Лишь после Чернобыльской аварии в 1986 году проектные институты частично вошли в состав Минатомэнерго, а затем в состав Минатома России.

Атомные станции с реакторами типа ВВЭР проектировал институт Атомэнергопроект, атомные станции с реакторами типа РБМК проектировал институт Гидропроект. Научное сопровождение проектов осуществлял Институт атомной энергии им. И.В. Курчатова, а Государственный надзор за проектными работами, строительством и эксплуатацией выполнял Государственный Комитет по надзору "Атомэнергонадзор".

Атомные блоки принимались в эксплуатацию с большим количеством недоделок, с сокращением программ испытаний, с нарушением технологический условий. Многие сценарии запроектных аварий, например, отрыв донышка корпуса реактора, или разрыв самого реактора боялись рассматривать из-за последствий, считая их невозможными. Авария в Чернобыле произошла в момент проведения испытаний, которые были запланированы при пуске, но не были проведены. Если бы реактор в Чернобыле взорвался в период пуска, это нанесло бы ущерб существенно меньший, чем когда это случилось с реактором, накопившим много радиоактивных материалов.

В процессе эксплуатации АЭС Минэнерго страны отдавало приоритет не безопасности, а экономическим и техническим показателям работы станций.

В 1966 году был принят Государственный план строительства АЭС до 1977 года с общей мощностью 11,9 миллионов кВт.

В 1971 году была принята программа строительства АЭС до 1980 года, которая предусматривала повышение мощности АЭС до 26,8 миллионов кВт.

Программой развития атомной энергетики 1980 года предусматривалось доведение мощности АЭС в 1990 году до 100 миллионов кВт.

В 1982 году была принята программа строительства 143 атомных энергоблоков мощностью 440, 500, 1000 и 1500 МВт силами Минатома и Минэнерго.

Все действующие АЭС в России имеют общую мощность 22 ГВт, включают 30 энергоблоков, в том числе 14 энергоблоков с корпусными реакторами типа ВВЭР, (из них восемь блоков ВВЭР-1000 и шесть блоков ВВЭР-440), 15 энергоблоков с водографитовым 1000 и реакторами, (из них 11 блоков РБМК-1000 и 4 блока с реакторами ЭГП-6), и один блок с реактором на быстрых нейтронах БН-600.

Энергоблоки имеют ряд этапных модификаций. Среди энергоблоков с водо-водяными реакторами четыре блока относятся к первому поколению, пять блоков - ко второму и пять блоков - к третьему поколению. Среди энергоблоков с канальными реакторами - восемь блоков первого поколения, шесть блоков - второго и один блок - третьего поколения.

Энергоблоки третьего поколения по безопасности соответствуют требованиям современной нормативной документации, принятой в мировой практике, остальные блоки являются устаревающими блоками, эксплуатируются с многочисленными условиями, соблюдение которых должен обеспечивать персонал станций. Вследствие этого обслуживающий персонал станций превышает установленный норматив численности для аналогичных атомных электростанций за рубежом.

Большое число систем безопасности в проектах АЭС приводит к большим затратам средств и требует большего времени на строительство станции. Стоимость АЭС существенно превышает стоимость аналогичной по мощности тепловой станции на органическом топливе. Однако, благодаря низким эксплуатационным затратам, прежде всего на топливо, стоимость электроэнергии на атомных станциях ниже, чем на тепловых станциях. В последние годы благодаря внедрению компьютеризации, серийности возводимых блоков затраты на автоматику АЭС значительно снизились. Экономические исследования показывают, что затраты на капитальное строительство, топливо и эксплуатационные расходы распределяются в процентах для ТЭС и АЭС в соотношении 20+70+10% и 70+20+10% соответственно, и это обеспечивает для Европейской части России экономические преимущества АЭС.

Во второй половине 90-х годов атомная энергетика вырабатывала в среднем 12% электроэнергии по стране, в Центре страны (включая Москву) - 25%, на Северо-западе Центрального района - 50%, на Кольском полуострове - 70%, в Центрально-Черноземном районе - 80%, Северо-западе Чукотского автономного округа - 60% и обеспечивала 40% от поставок Россией электроэнергии на экспорт.

Для десяти российских АЭС с 30 энергетическими реакторами эксплуатирующей организацией является Концерн "Росэнергоатом". Четыре АЭС в Томске-7, Красноярске-26, Обнинске эксплуатировались персоналом тех предприятий, на территории которых они находятся.

Росту производства атомной электрической энергии способствовали такие факторы, как удорожание органического топлива и снижение его запасов, повышенная сернистость и зольность минерального топлива, удорожание добычи топлива и повышение уровня травматизма в угольной промышленности. Отказ от дальнейшего строительства целого ряда атомных станций (Татарская, Башкирская, Костромская, Ростовская, Краснодарская) произошел вследствие неуверенности местных органов власти в надежности атомной энергетики после аварии в Чернобыле.

Таблица 7.1. Атомные электростанции (АЭС) на территории бывшего СССР

СтранаНазвание АЭСНомер блокаТип реактораМощность, МВт (эл)В эксплуатации сЗакрытВыработка, ГВт·лет (эл)
РоссияБалаковская1ВВЭР95028.12.1985 9.23
2ВВЭР95008.10.1987 8.19
3ВВЭР95024.12.1988 8.05
4ВВЭР95022.01.1993 6.05
Белоярская1АМБ10226.04.196401.01.19831.65
2АМБ14601.12.196901.01.19902.51
3БН56001.04.1981 9
Билибинская1ЭГП1111.01.1974 0.19
2ЭГП1101.12.1974 0.19
3ЭГП1101.12.1975 0.19
4ЭГП1101.12.1976 0.18
РоссияКалининская1ВВЭР95009.05.1984 11.82
2ВВЭР95001.12.1986 10.46
Кольская1ВВЭР41129.06.1973 7.95
2ВВЭР41109.12.1974 7.64
3ВВЭР41124.03.1981 6.32
4ВВЭР41106.12.1984 5.37
Курская1РБМК92519.12.1976 12.96
2РБМК92501.03.1979 13.4
3РБМК92517.10.1983 12.25
4РБМК92502.12.1985 12.26
Ленинградская1РБМК92523.12.1973 18.24
2РБМК92508.01.1976 17.76
3РБМК92530.12.1979 14.82
4РБМК92501.02.1981 14.03
Нововоронежская1ВВЭР19730.09.196416.02.19883.85
2ВВЭР33614.04.197029.08.19905.7
3ВВЭР38501.12.1971 8.3
4ВВЭР38501.12.1972 8.98
5ВВЭР95001.09.1980 12.81
Ростовская1ВВЭР95025.12.2001 -
Смоленская1РБМК92509.12.1982 12.86
2РБМК92501.05.1985 12.3
3РБМК92501.01.1990 9.03
УкраинаЗапорожская1ВВЭР95001.12.1984 9.61
2ВВЭР95001.10.1985 9.94
3ВВЭР95001.12.1986 9.92
4ВВЭР95014.04.1988 9.98
5ВВЭР95001.09.1989 8.87
6ВВЭР95016.09.1996 5.02
Ровенская1ВВЭР38101.12.1980 6.45
2ВВЭР37601.12.1981 6.36
3ВВЭР95001.12.1986 10.49
Хмельницкая1ВВЭР95013.08.1988 9.66
Чернобыльская1РБМК72501.09.197730.11.199611.1
2РБМК92501.12.197811.10.19918.67
3РБМК92501.12.198115.12.200011.19
4РБМК92501.12.198326.04.19861.4
Южно-Украинская1ВВЭР95001.12.1982 12.1
2ВВЭР95001.01.1985 10.11
3ВВЭР95001.12.1989 8.9
ЛитваИгналинская1РБМК118501.05.1984 11.63
2РБМК118520.08.1987 10.09
АрменияАрмянская1ВВЭР37610.06.197925.02.19892.88
2ВВЭР37601.06.1980 3.97
КазахстанМангышлакская1БН5216.07.197322.04.19990.21

Суммарная энерговыработка атомных электростанций, находящихся на территории бывшего Советского Союза, составила 443 ГВт·лет, а атомных электростанций, построенных на территории других государств при помощи СССР и России, - 149 ГВт·лет.

Проектирование и строительство новых АЭС в последние годы ХХ века происходило на основании Энергетической стратегии, одобренной Правительством России в 1994 году и в которой предусматривалось обеспечение замены выбывающих мощностей за счет строительства энергоблоков следующего поколения с повышенной безопасностью.

В планах работ по пуску новых энергоблоков на срок до 2005 года предусматривались работы по пуску первого блока Ростовской АЭС (реализовано в 2001 году), третьего блока Калининской АЭС, пятого блока Курской АЭС.

В условиях неопределенности программы ввода новых мощностей в России важное значение приобретала задача продления сроков эксплуатации действующих блоков АЭС.

Развитие атомной энергетики страны было обеспечено в прошлые годы добычей урана и производством обогащенного уранового топлива. С этой целью были построены цехи и расширены производства тепловыделяющих элементов на Машиностроительном заводе в г. Электросталь и заводе химконцентратов в Новосибирске. В качестве топлива для энергетических реакторов было предусмотрено использовать также энергетический плутоний. Для этого на комбинате "Маяк" в Челябинске-40 строился "комплекс 300" для изготовления МОХ-топлива. Его производительность планировалась равной 30 тоннам топлива в год, что было достаточно для начала промышленного внедрения. Это топливо предполагалось использовать в реакторе БН-800 Белоярской АЭС.

Начиная с 50-х годов сформировалась научная и опытно-промышленная база по развитию работ, связанных с вовлечением плутония в ядерную энергетику. На опытных установках ПО "Маяк" было изготовлено ядерное топливо для исследовательских реакторов БР-5, ИБР-2, ИБР-30, БОР-60. В опытном реакторе БОР-60 активная зона использует топливо с энергетическим плутонием.

Работ по использованию плутония в легководных реакторах до последнего времени в России не велось. Действующие установки "Пакет" и "Гранат" на комбинате "Маяк" предназначались для работ с низкофоновым оружейным плутонием для изготовления ТВЭЛов для быстрых реакторов с небольшим объемом около тонны топлива в год.

В связи с задачами утилизации излишков оружейного плутония и использования выделенного при переработке ОЯТ энергетического плутония эти работы становятся высокоприоритетными.

Повышение безопасности действующих атомных станций всех поколений в ближайшие годы обеспечивается путем реконструкции автоматизированных систем управления производственными процессами, разработкой стратегии действий при запроектных авариях, усилением внимания к диагностике исправности оборудования, внедрением дополнительных систем безопасности.

Производственный потенциал предприятий Минатома позволяет развивать ядерную энергетику России, оказывать услуги странам ближнего и дальнего зарубежья по развитию национальных ядерных энергетических программ.

м энергоносителей, включая атомную энергетику.

Таблица 7.2. Атомные электростанции на территории других государств, построенные при поддержке СССР и России

СтранаНазвание АЭСНомер блокаТип реактораМощность, МВт (эл)В эксплуатации сЗакрытВыработка, ГВт·лет (эл)
БолгарияКозлодуй1ВВЭР40828.10 1000 .197431.12.20027
2ВВЭР40825.11.197531.12.20027.18
3ВВЭР40827.01.1981 5.96
4ВВЭР40830.06.1982 5.64
5ВВЭР95323.12.1988 6.61
6ВВЭР95330.12.1993 5.29
ВенгрияПакш1ВВЭР43710.08.1983 7.24
2ВВЭР44114.11.1984 6.77
3ВВЭР43301.12.1986 6.08
4ВВЭР44401.11.1987 5.92
ГерманияРейнсберг1ВВЭР6211.10.196601.06.19901
Грейфсвальд1ВВЭР40812.07197414.02.19904.05
2ВВЭР40814.04.197514.02.19904.17
3ВВЭР40801.05.197828.02.19903.8
4ВВЭР40801.11.197922.07.19903.23
5ВВЭР40801.11.198924.11.19890
СловакияБогунице1ВВЭР40804.04.1980 6.89
2ВВЭР40801.01.1981 6.85
3ВВЭР40814.02.1985 5.75
4ВВЭР40818.12.1985 5.58
Моховце1ВВЭР38813.10.1998 0.98
2ВВЭР38811.04.2000 0.88
ФинляндияЛовииса1ВВЭР48809.05.1977 9.9
2ВВЭР48805.01.1981 8.79
ЧехияДукованы1ВВЭР41203.05.1985 6.07
2ВВЭР41221.03.1986 5.82
3ВВЭР41220.12.1986 5.54
4ВВЭР41219.01.1987 5.51
Темелин1ВВЭР91210.06.2002 -
Таблица 7.3. Структура топливно-энергетического баланса и электроэнергетики по видам энергоносителей (данные 1998 года)

ЭнергоносительМирРоссия
ТЭБ, %Электроэнергетика, %ТЭБ, %Электроэнергетика, %
Нефть409317
Уголь25371220
Газ22165040
Гидроэнергия720419
Атомная энергия617313
Всего100100100100

Примечание. В значения для гидроэнергии включены другие возобновляемые источники энергии

В России сложилась уникальная ситуация: газ доминирует как в ТЭБ, так и в электроэнергетике. Атомная энергетика России занимает сравнительно скромное место в производстве электроэнергии по сравнению со среднемировыми показателями.

Факторы, определяющие долгосрочные перспективы развития атомной энергетики России, делятся на три группы: стратегические, экономические и экологические.

К стратегическим факторам в пользу развития атомной энергетики относятся, во-первых, необходимость диверсификации производства электроэнергии по видам энергоносителей, учитывая отсутствие альтернативы атомной энергетики на момент окончания "газовой паузы" (примерно 2030 год); во-вторых, преимущества использования ядерного топлива: практически неограниченные ресурсы ядерного топлива в перспективе с учетом возможностей замыкания топливного цикла.

К экономическим факторам в пользу развития атомной энергетики относятся обеспечение надежности энергоснабжения России; конкурентоспособность АЭС по сравнению с ТЭС; увеличение экспорта электроэнергии за счет АЭС.

К экологическим преимуществам атомной энергетики относится, прежде всего, отсутствие у АЭС выбросов продуктов сгорания, включая парниковые газы, с учетом международных рекомендаций по ограничению их эмиссий (для России на уровне 1990 года).

Атомные станции наряду с электростанциями РАО "ЕЭС России" являются производственной основой Единой энергетической системы (ЕЭС) России. Мощные и экономичные атомные электростанции играют важнейшую роль в составе ЕЭС России, выполняя системообразующие функции:

  • определяют структуру высоковольтных ЛЭП европейской части России;

  • обеспечивают параллельную работу энергоисточников, размещаясь в узловых точках высоковольтной сети;

  • будучи расположены недалеко от границ европейской части России, фактически обеспечивают экспорт электроэнергии с оптового рынка по высоковольтным сетям в Финляндию, страны СНГ (Белоруссия, Украина) и Балтии.

Атомно-энергетический сектор ЕЭС России представляет на федеральном оптовом рынке энергии и мощности (ФОРЭМ) государственную форму собственности и поставляет на этот рынок следующую продукцию и услуги:

  • электрическую энергию (мощность) от атомных электростанций;
  • услуги по развитию и обеспечению безопасного функционирования АЭС.

Для выполнения этих задач основными приоритетами деятельности эксплуатирующих организаций АЭС являются безопасное производство электроэнергии, повышение конкурентоспособности АЭС и обеспечение развития атомной энергетики.

В соответствии с Основными направлениями энергетической политики Российской Федерации на период до 2010 года часть потребности страны в электроэнергии должна покрываться атом 88c ными станциями в масштабах, определяемых параметрами развития экономики и условиями формирования топливно-энергетического баланса страны и ее регионов при безусловном обеспечении экологической безопасности использования атомных источников энергии.

Надежная поставка электроэнергии в ЕЭС России невозможна без обеспечения на необходимом уровне безопасности действующих АЭС и максимально возможного доведения их технического состояния до требований современных норм и правил по безопасности. Выполнение этих условий является важнейшим аспектом деятельности эксплуатирующей организации АЭС - Российского государственного концерна "Росэнергоатом".

По принятому в мире показателю для оценки надежности работы АЭС - количеству остановов энергоблоков в пересчете на один энергоблок - Россия уступает только Японии и Германии.

Газоаэрозольные радиоактивные выбросы на АЭС России значительно ниже установленных в мире норм. Фактические значения жидких сбросов не превышают 40 процентов от величины допустимых сбросов. Радиоактивные выбросы и сбросы создают дозу для населения не более 2 процентов от дозы, обусловленной природным радиоактивным фоном.

« НазадВперед »Содержание Главы 

« НазадВперед »Укрощение ядра

Инженерная графика

 

Сопромат