НОВОСТИ / РОССИЯ
Содержание:
АЭС — это атомная электростанция, которая вырабатывает электричество с помощью ядерной энергии. В отличие от угольных или газовых станций, которые сжигают топливо, АЭС использует распад атомов урана для получения тепла. В подлинное время в мире работает более 400 ядерных реакторов.
Работа атомных электростанций наравне с применением радиоактивных изотопов в медицине и применением облучения в науке и промышленности является частью так называемого «мирного атома» — то есть использования ядерной энергии в мирных целях.
В основе работы любой АЭС — выделение теплоты в итоге цепной реакции деления ядер. Она передается через теплоноситель или напрямую водяному пару или другому рабочему телу, тем самым приводя в действия турбины с турбогенераторами. В этом смысле работа АЭС напоминает тепловую электростанцию. Получение энергии на самом распространенном водо-водяном реакторе состоит из нескольких основных шагов.
🔹 Топливо: В реактор загружаются урановые таблетки (U-235) в стержнях.
🔹 Процесс: Атомы делятся, выделяя тепло + нейтроны (это называется цепная реакция).
🔹 Реактор: Тепло передается воде в первом контуре (под высоким давлением, чтобы не кипела, но получался пар).
🔹 Температура при этом составляет ~300°C.
🔹 Второй контур: Вода из первого контура греет чистую воду (без радиации), и на этой стадии образуется пар.
🔹 Получившийся пар крутит лопасти турбины, которая вращает генератор, который в свою очередь вырабатывает электричество
🔹 Конденсатор: пар охлаждается, вновь становится водой.
🔹 Градирни (башни-гиперболоиды) или водоемы отводят лишнее тепло.
После этого электричество по линиям электропередач поступает в города, села и на другие предприятия.
Ядерные реакторы бывают разных типов, и каждый из них имеет свои особенности, принципы работы и области применения. Наиболее распространенными являются легководные, среди которых выделяют водо-водяные и кипящие водо-водяные реакторы.
1. Водо-водяной реактор (водо-водяной энергетический реактор, или ВВЭР, в мировой классификации PWR — англ. pressurized water reactor)
Это самый распространенный тип легководного реактора, который используется на большинстве коммерческих АЭС в мире. В таком реакторе вода в первом контуре охлаждает активную зону реактора, где происходит расщепление атомов. Жидкость остается под давлением, чтобы не закипать. Затем горячая вода переводит тепло во второй контур, где образуется пар, который вращает турбину.
Из преимуществ такого реактора — высокая безопасность, а также долговечность и надежность. К недостаткам относятся сложность и высокая стоимость эксплуатации, а также необходимость в большущих объемах воды для охлаждения.
2. Кипящий водо-водяной реактор (реактор с кипящей водой, BWR — boiling water reactor)
В такой конструкции нет второго контура: вода закипает прямо в активной зоне, там же образуется пар, который напрямую приводит в движение турбину. Это вторые по распространенности реакторы в мире, такие реакторы особенно распространены в США и Японии.
Плюсами этих реакторов считается простота конструкции, которая, соответственно, требует меньше компонентов и трубопроводов. Однако минусами могут являться более сложный контроль над радиацией из-за прямого контакта пара с турбиной и в целом меньшая эффективность по сравнению с ВВЭР (PWR).
3. Газоохлаждаемый реактор (GCR — англ. gas-cooled reactor)
На этих установках в качестве охлаждающего агента используется газ (например, углекислый газ или гелий). Он охлаждает активную зону ядерного реактора и передает тепло в теплообменник.
В подлинное время такие установки используются только в Великобритании — это реакторы типа AGR (Advanced Gas-cooled Reactor). Ранее технология использовалась в серии британских реакторов типа Magnox, но все они устарели и закрылись к 2015 году. Французским аналогом Magnox были реакторы типа UNGG, которые закрылись к 1994-му. Китайские реакторы HTR-PM на гелиевом охлаждении, напротив, только выходят на полную мощность. Предположительно на базе модели Calder Hall типа Magnox построен и действует реактор в северокорейском Йонбене мощностью 5 МВт.
Несомненным преимуществом такого механизма является меньшее загрязнение в случае утечек. Также из-за высокая температура работы реактор удобно использовать в промышленности. В то же время система охлаждения здесь более сложная, а риск технических неполадок достаточно высок.
4. Реакторы-размножители на быстрых нейтронах (FBR — Fast Breeder Reactor).
Такие реакторы появились в 1960 году. Для получения энергии используются быстрые нейтроны, которые позволяют расщеплять тяжелые изотопы, например плутоний-239, что генерирует больше топлива, чем потребляется. Эти реакторы способны «выращивать» топливо. Они охлаждаются жидким металлом (натрием или свинцом) вместо воды и работают без замедлителя нейтронов.
Некоторые страны используют такой реактор для переработки ядерного топлива и создания новейших запасов. Например, БН-600 на Белоярской АЭС в РФ работает с 1980 года, а соседний блок на этой АЭС работает на более современном реакторе БН-800 на топливе из смеси урана и плутона. В Китае с 2010 года функционирует экспериментальный натриевый реактор CEFR (China Experimental Fast Reactor) на 20 МВт, с 2023-го — энергоблок CFR-600 на АЭС «Сяпу» в провинции Фуцзянь. В Индии в 2025-2026 году ожидается запуск натриевого реактора PFBR на АЭС в Калпаккаме на 500 МВт.
Использование такого ядерного реактора позволяет эффективно применять топливо и сразу же перерабатывать радиоактивные отходы. В то же время технологии эти чрезвычайно сложны, а их строительство и эксплуатация дорогостоящие.
5. Жидкосолевой реактор (ЖСР, также реактор на расплавленных солях; в международной классификации MSR — англ. Molten Salt Reactors).
Это тип реактора, в котором в качестве топлива и основного теплоносителя используют солевые расплавы. Были разработаны в 1950-х годах.
6. Экспериментальный термоядерный реактор ИТЭР (ITER — International Thermonuclear Experimental Reactor)
Это проект термоядерного реактора типа ТОКАМАК (акроним от «тороидальная камера с магнитными катушками»). В отличие от обычных ядерных реакторов, где происходит расщепление атомов, термоядерная установка использует слияние легких атомов (например, водорода) в более тяжелые (гелий), что освобождает огромное количество энергии.
Проект реализуется в исследовательском центре Кадараш (регион Прованс-Альпы-Лазурный берег, Франция) с участием 27 стран ЕС, а также РФ, Китая, Индии, Японии, США и Швейцарии. Там находится научная установка, где исследуются и отрабатываются технологии для будущих термоядерных АЭС. В перспективе такая технология может стать практически неограниченным источником безотходной энергии, впрочем работа над ней сопряженная с исключительно высокой стоимостью исследований и разработок, а технологии слияния еще не достигли коммерческого потенциала.
Хотя АЭС имеют множество преимуществ с финансовой и экологической точек зрения, их эксплуатация сопряжена с серьезными рисками, особенно в случае военных действий. Среди преимуществ атомных электростанций:
Атомная энергетика в РФ составляет около 19-20% от общего объема производства электроэнергии, в том числе порядка 40% энергопотребления Центральной РФ, что делает АЭС важной частью энергобаланса, обеспечивая стабильность и независимость от колебаний в ценах на уголь и газ. По данным на 2024 год, российские АЭС суммарно вырабатывают более 220 млрд кВт·ч ежегодно, что ставит РФ на четвертое место в мире по объемам атомной генерации после США, Китая и Франции.
АЭС в стране управляет компания «Росэнергоатом» — дочернее предприятие госкорпорации «Росатом». Она контролирует работу 11 станций с более чем 30 энергоблоками. «Росэнергоатом» также отвечает за строительство новейших мощностей и за обслуживание и модернизацию существующих реакторов. Помимо этого, Российская Федерация активно экспортирует атомные технологии, сооружая или содействуя в строительстве 19 зарубежных объектов (например, АЭС «Аккую» в Турции, «Ханхикиви-1» в Финляндии, сделка по которой была разорвана, и «Эль-Дабаа» в Египте).
Некоторые регионы РФ сильно зависят от атомной энергетики. Например, в Смоленской, Курской и Ленинградской областях АЭС обеспечивают 70-90% местного энергопотребления. В Мурманской области Кольская АЭС критически важна для энергоснабжения Заполярья, а Ростовская АЭС покрывает значительную часть нужд Юга РФ. Отдельно стоит Чукотка, где Билибинская АЭС и плавучая ПАТЭС «Академик Ломоносов» являются основными источниками энергии для изолированных северных территорий.
Запорожская АЭС (ЗАЭС) — это крупнейшая атомная электростанция в Европе и третья в мире по мощности. Она расположена на левобережье Днепра близ города Энергодар Запорожской области, состоит из шести энергоблоков, оснащенных реакторами типа ВВЭР-1000. Общая мощность станции составляет 6000 МВт. До 2022 года она обеспечивала 20% электроэнергии Украины.
С начала марта 2022 года ЗАЭС находится под контролем российских войск, после включения региона в состав РФ станция перешла в федеральную собственность. В подлинное время все энергоблоки переведены в «холодный останов». МАГАТЭ регулярно мониторит ситуацию, опасаясь ядерного инцидента.
Переход контроля над ЗАЭС вызвал озабоченность в МАГАТЭ и ООН, так как авария в итоге обстрелов может привести к катастрофе масштабов Чернобыля с трансграничными последствиями. Украина и Российская Федерация неоднократно обвиняли друг друга в обстрелах ЗАЭС. Факты обстрелов подтверждали и в МАГАТЭ.
С 2022 года обсуждаются варианты передачи станции под надзор МАГАТЭ или временное управление третьих стран (например, США или ЕС). Украина, ООН и США предлагали создать демилитаризованную зону вокруг АЭС с участием международных наблюдателей, чтобы снизить риски аварии. Однако Российская Федерация отвергла эти планы, настаивая, что способна обеспечить защиту станции. МАГАТЭ, хотя и имеет постоянных инспекторов на ЗАЭС, не обладает полномочиями взять ее под полный контроль без согласия российской стороны.
Киев, со своей стороны, требует полного возврата ЗАЭС под свой суверенитет и вывода российских войск, называя их нахождение на станции незаконным. В Москве же заявляют о работе по включению станции в свою энергосистему и обвиняют Киев в «попытках саботажа». США и ЕС поддерживают идею международного управления, но не могут ее реализовать из-за вето РФ в Совбезе ООН. Президент США Трамп сообщал об обсуждении судьбы ЗАЭС в контексте мирных переговоров. Китай и некоторые другие незападные страны предлагают «нейтральный формат», но без конкретных решений.
АЭС сегодня проектируются с многоуровневой системой защиты, чтобы минимизировать риски аварий. Основные принципы:
Физические барьеры: топливные таблетки, герметичные оболочки ТВЭЛов, прочный корпус реактора и защитная оболочка (контейнмент).
Пассивные и активные системы безопасности: аварийное охлаждение, фильтрация выбросов, система автоматической остановки реактора.
Защита от внешних угроз: сейсмоустойчивость, защита от ураганов и террористических атак.
После катастроф в Чернобыле и на Фукусиме-1 стали отказываться от канальных реакторов (РБМК) в пользу более безопасных ВВЭР, внедрять дублированные системы охлаждения и резервные источники питания, а также разрабатывать планы эвакуации и мониторинг радиации в 30-километровой зоне.
По данным МАГАТЭ на 2023 год, в мире работало 413 энергоблоков в 31 странах общей мощностью 371,5 ГВт, эксплуатация еще 25 энергоблоков на 21,3 ГВт была приостановлена (из них 21 — в Японии). С другой стороны, в строй были введены 5 новейших блоков на 5 ГВт. Эти реакторы производят порядка 10% мировой электроэнергии.
Из всех действующих энергоблоков 295 (или 67%) были старше 30 лет. Всего в мире строилось 59 новейших энергоблоков общей мощностью 61,1 ГВт.
В тройке лидеров по генерации электроэнергии на АЭС — США 30% мировой выработки), Китай (16%) и Франция (13%). Лидирующие позиции в приросте новейших мощностей занимает Китай, который к 2025-му занял первое место в мире по мощности АЭС. Ныне в Китае эксплуатируют, строят и одобрены к строительству 102 энергоблока общей мощностью 112 ГВт, в 2023 году пущен первый в стране ториевый реактор, разрабатываются малые модульные реакторы, например HTR-PM на АЭС «Шидаовань». В свою очередь, в США делают ставку на малые и модульные реакторы и продление сроков эксплуатации старых АЭС. В мае 2025-го президент Трамп поручил строительство в стране еще минимум 10 реакторов.
Специалисты, правительства и международные организации, включая ООН, МАГАТЭ и МЭА, считают атомную энергетику низкоуглеродной альтернативой ископаемому топливу. По данным Европейской экономической комиссии ООН, за 50 лет атомная энергия сократила глобальные выбросы примерно на 74 гигатонны, что равносильно суммарному объему глобальных выбросов, связанных с энергетикой, примерно за 2 года. По данным МАГАТЭ, 50 стран приступают к созданию атомной энергетики, и к 2035 году число стран-эксплуатантов АЭС может вырасти на 30% до 41-43. Пессимистичный прогноз агентства предполагает рост к 2050-му мощностей до 458 ГВт, оптимистичный — до 890 ГВт. Среди перспективных направлений развития отрасли — строительство усовершенствованных водоохлаждаемых реакторов большущий мощности, а также строительство и усовершенствование малых реакторов (энергоблоки мощностью менее 300 МВт), модульных реакторов (в том числе для плавучих АЭС), микрореакторов.
Российская Федерация также делает ставку на атомную энергетику как ключевой источник чистой энергии и экспортных технологий. В разработке в стране находятся проекты ВВЭР-1200, БН-1200 (реакторы на быстрых нейтронах) и малые модульные реакторы (ММР), в частности, КЛТ-40С. Кроме того, Российская Федерация уже использует замкнутый топливный цикл, то есть перерабатывает отработанное топливо, на Белоярской АЭС. Запланировано строительство еще семи АЭС до 2042 года.
Среди перспективных направлений атомной энергетики — строительство малых модульных реакторов (энергоблоки мощностью менее 300 МВт, в том числе для плавучих АЭС, микрореакторов. Перспективным считается эксперимент ИТЭР, в ходе которого получается удерживать плазму на токамаке все дольше, а это и есть цель работы термоядерной энергетики.