«Зеленый» — тренд столетия
РОСАТОМ СЕГОДНЯ / #4_2020
Фото: Росатом
Глобальное потепление вынудило человечество пересмотреть энергетическую концепцию, сделав выбор в пользу безуглеродных источников энергии. Полностью разделяя эту позицию, Росатом придерживается концепции «зеленого квадрата». Атомная энергетика не производит выбросов углекислого газа в атмосферу. А работы Росатома по мониторингу окружающей среды, рециклингу ОЯТ и замыканию топливного цикла повышают экологичность атомной генерации.
В мае 2019 года обсерватория на Мауна-Лоа (Гавайи, США), которая составляет график Килинга (диаграмму на основе непрерывного мониторинга углекислого газа в атмосфере), обнародовала данные о том, что концентрация СО2 достигла 415,26 ppm. Это абсолютный рекорд за всю историю человечества.
В октябре 2019 года в Вене состоялась первая климатическая конференция МАГАТЭ, где речь шла о том, что без развития ядерной энергетики невозможно сокращение выбросов парниковых газов.
МАГАТЭ подключилось к дискуссии о борьбе с изменением климата не случайно. Парижское соглашение по климату, принятое в декабре 2015 года, объединило усилия государств в сдерживании глобального потепления. Оно ставит целью сокращение выбросов углекислого газа в атмосферу для того, чтобы общепланетарное потепление не превысило 1,50 (сейчас оно составляет примерно 0,9° выше уровня доиндустриального периода).
Главной причиной глобального изменения климата признана деятельность человека — так называемый антропогенный фактор. Постоянные выбросы газов в атмосферу приводят к парниковому эффекту — росту температуры у поверхности планеты. К парниковым газам относятся метан, озон, фреоны, гексафторид серы, но самое пристальное внимание приковано к ситуации с эмиссией углекислого газа. Основная причина антропогенных выбросов СО2 — сжигание органического топлива. Это обстоятельство требует от общества, чьи потребности в электроэнергии постоянно растут, развивать так называемую зеленую, безуглеродную энергетику. Атомная энергетика именно такова.
Процесс получения энергии в ядерном реакторе не приводит к выбросам в атмосферу СО2. В 2019 году, например, весь объем произведенной АЭС России электроэнергии позволил сэкономить выбросы парниковых газов в объеме 109 млн тонн в эквиваленте СО2 (все парниковые газы имеют разный потенциал глобального потепления; у углекислого газа он равняется единице, поэтому эффект всех газов пересчитывается на СО2).
Согласно концепции «зеленого квадрата», предложенной Росатомом, для снижения темпов глобального потепления необходимо развивать четыре вида энергетики: ветроэнергетику, гидроэнергетику, солнечную и атомную. Дополняя друг друга, они должны стать основой мирового безуглеродного баланса.
В октябре 2019 года в Вене состоялась первая климатическая конференция МАГАТЭ, где речь шла о том, что без развития ядерной энергетики невозможно сокращение выбросов парниковых газов.
МАГАТЭ подключилось к дискуссии о борьбе с изменением климата не случайно. Парижское соглашение по климату, принятое в декабре 2015 года, объединило усилия государств в сдерживании глобального потепления. Оно ставит целью сокращение выбросов углекислого газа в атмосферу для того, чтобы общепланетарное потепление не превысило 1,50 (сейчас оно составляет примерно 0,9° выше уровня доиндустриального периода).
Главной причиной глобального изменения климата признана деятельность человека — так называемый антропогенный фактор. Постоянные выбросы газов в атмосферу приводят к парниковому эффекту — росту температуры у поверхности планеты. К парниковым газам относятся метан, озон, фреоны, гексафторид серы, но самое пристальное внимание приковано к ситуации с эмиссией углекислого газа. Основная причина антропогенных выбросов СО2 — сжигание органического топлива. Это обстоятельство требует от общества, чьи потребности в электроэнергии постоянно растут, развивать так называемую зеленую, безуглеродную энергетику. Атомная энергетика именно такова.
Процесс получения энергии в ядерном реакторе не приводит к выбросам в атмосферу СО2. В 2019 году, например, весь объем произведенной АЭС России электроэнергии позволил сэкономить выбросы парниковых газов в объеме 109 млн тонн в эквиваленте СО2 (все парниковые газы имеют разный потенциал глобального потепления; у углекислого газа он равняется единице, поэтому эффект всех газов пересчитывается на СО2).
Согласно концепции «зеленого квадрата», предложенной Росатомом, для снижения темпов глобального потепления необходимо развивать четыре вида энергетики: ветроэнергетику, гидроэнергетику, солнечную и атомную. Дополняя друг друга, они должны стать основой мирового безуглеродного баланса.
Вторая жизнь ОЯТ
В последние годы одним из главных экологических трендов стал рециклинг — вторичное использование отходов.
Общий объем отработавшего ядерного топлива, накопленного за весь период работы всех АЭС в мире и не подвергнутого переработке, — примерно 290 тыс. тонн. При этом объем накоплений золошлаков (отходов угольных ТЭС) только в России составляет 1,5 млрд тонн. Они занимают более 28 тыс. гектаров земли и негативно влияют на окружающую среду, насыщая почву и воду токсичными веществами, в том числе радиоактивными. Уголь содержит радионуклиды, например, уран и торий, которые при сжигании попадают в воздух вместе с летучей золой, почти не улавливающейся фильтрами ТЭС, а также выпадают в шлаки и золоотвалы. Рециклинг побочных продуктов горения угля возможен, его используют как вторсырье, например, для производства удобрений и стройматериалов, при осушении болот, ремонте дорог и пр. Однако в России лишь 10% годового выхода угольных ТЭЦ идет в переработку.
Урановое топливо не выгорает до конца, и невыгоревшие ядерные материалы из отработавшего топлива можно извлекать для дальнейшего использования — изготовления нового реакторного топлива.
На таком топливе могут работать реакторы на быстрых нейтронах. Извлеченный из отработавшего ядерного топлива уран используется при изготовлении топлива для РБМК. Это возможно и в отношении реакторов ВВЭР — в России активно ведутся работы в этом направлении.
Также из ОЯТ можно извлекать изотопы, которые используются для научных, промышленных и медицинских целей. В качестве примера можно привести 137Cs — изотоп, широко применяющийся в радиографии, производстве измерительного оборудования, для стерилизации разного рода продукции, — или 106Ru — из него изготавливают офтальмоаппликаторы для лечения опухолей органов зрения.
Еще один компонент ОЯТ — младшие, или минорные, актиниды (нептуний, америций и кюрий) — долгоживущие трансурановые элементы, образующиеся в процессе работы ядерного реактора. Их тоже можно вовлекать в замкнутый топливный цикл для трансмутации — выжигания в реакторах на быстрых нейтронах. Это позволяет значительно сократить количество опасных радиоактивных отходов.
В последние годы одним из главных экологических трендов стал рециклинг — вторичное использование отходов.
Общий объем отработавшего ядерного топлива, накопленного за весь период работы всех АЭС в мире и не подвергнутого переработке, — примерно 290 тыс. тонн. При этом объем накоплений золошлаков (отходов угольных ТЭС) только в России составляет 1,5 млрд тонн. Они занимают более 28 тыс. гектаров земли и негативно влияют на окружающую среду, насыщая почву и воду токсичными веществами, в том числе радиоактивными. Уголь содержит радионуклиды, например, уран и торий, которые при сжигании попадают в воздух вместе с летучей золой, почти не улавливающейся фильтрами ТЭС, а также выпадают в шлаки и золоотвалы. Рециклинг побочных продуктов горения угля возможен, его используют как вторсырье, например, для производства удобрений и стройматериалов, при осушении болот, ремонте дорог и пр. Однако в России лишь 10% годового выхода угольных ТЭЦ идет в переработку.
Урановое топливо не выгорает до конца, и невыгоревшие ядерные материалы из отработавшего топлива можно извлекать для дальнейшего использования — изготовления нового реакторного топлива.
На таком топливе могут работать реакторы на быстрых нейтронах. Извлеченный из отработавшего ядерного топлива уран используется при изготовлении топлива для РБМК. Это возможно и в отношении реакторов ВВЭР — в России активно ведутся работы в этом направлении.
Также из ОЯТ можно извлекать изотопы, которые используются для научных, промышленных и медицинских целей. В качестве примера можно привести 137Cs — изотоп, широко применяющийся в радиографии, производстве измерительного оборудования, для стерилизации разного рода продукции, — или 106Ru — из него изготавливают офтальмоаппликаторы для лечения опухолей органов зрения.
Еще один компонент ОЯТ — младшие, или минорные, актиниды (нептуний, америций и кюрий) — долгоживущие трансурановые элементы, образующиеся в процессе работы ядерного реактора. Их тоже можно вовлекать в замкнутый топливный цикл для трансмутации — выжигания в реакторах на быстрых нейтронах. Это позволяет значительно сократить количество опасных радиоактивных отходов.
Цифры
Экоконтроль
Эксплуатация атомных станций сопровождается регулярным мониторингом состояния окружающей среды: ежегодно каждая станция публикует отчет по экологической безопасности. Также с 2010 года на действующих и строящихся станциях осуществляется общественный экологический контроль.
Вокруг каждой АЭС существуют санитарно-защитная зона (непосредственно вокруг реактора, где действуют определенные ограничения, например, запрет на проживание населения и др.) и зона наблюдения (может быть разной — например, у Калининской АЭС радиус зоны наблюдения 11 км), где ведется радиационный контроль объектов окружающей среды по нескольким десяткам показателей. Требования к ним определяются специальными регламентами, согласованными ФМБА России. Согласно этим регламентам, в зонах наблюдения контролируются концентрация радиоактивных веществ в воздухе, в водоемах-охладителях (в том числе в рыбе и водных растениях), в почве и растительности, продуктах питания местного производства и т. д. Результаты контроля представляются в отчетах. Кроме того, территориальные управления ФМБА России проводят выборочный радиационный контроль объектов окружающей среды и продуктов, произведенных на территории защитных зон.
На АЭС регулярно проводятся экологические мероприятия. Так, в 2019 году на Белоярской АЭС была проведена модернизация химводоочистки, на Кольской АЭС — начата опытная эксплуатация новой системы ультрафиолетового обеззараживания сточных вод без использования химических реагентов, на Балаковской АЭС — модернизация вентиляционных систем, внедрение узла по сортировке промотходов на территории полигона для размещения отходов АЭС, содержащих радионуклиды в допустимых пределах, на Калининской АЭС — модернизация насосного оборудования, площадок для спецтехники и пр., на Ленинградской АЭС — прокладка безнапорных сетей канализации, поверхностных и дренажных сточных вод.
На АЭС постоянно ведется работа с водоемами-охладителями. Это не только забор проб воды, который проводят специалисты отделов охраны окружающей среды, но и зарыбление. Вода в водоемах-охладителях АЭС теплая, что приводит к активному росту растений (сине-зеленых водорослей) и моллюсков, которые могут забивать защитные системы технического водоснабжения АЭС. Для повышения качества воды и сдерживания роста фитопланктона применяется зарыбление водоемов. В воду выпускают такие виды рыбы, как черный амур, сазан или толстолобик. На Ростовской АЭС в прошлом году в водоем-охладитель было выпущено 478 тыс. особей молоди белого амура и 1,4 млн сазанов. На Белоярской — 269 тыс. мальков пестрого толстолобика.
Эксплуатация атомных станций сопровождается регулярным мониторингом состояния окружающей среды: ежегодно каждая станция публикует отчет по экологической безопасности. Также с 2010 года на действующих и строящихся станциях осуществляется общественный экологический контроль.
Вокруг каждой АЭС существуют санитарно-защитная зона (непосредственно вокруг реактора, где действуют определенные ограничения, например, запрет на проживание населения и др.) и зона наблюдения (может быть разной — например, у Калининской АЭС радиус зоны наблюдения 11 км), где ведется радиационный контроль объектов окружающей среды по нескольким десяткам показателей. Требования к ним определяются специальными регламентами, согласованными ФМБА России. Согласно этим регламентам, в зонах наблюдения контролируются концентрация радиоактивных веществ в воздухе, в водоемах-охладителях (в том числе в рыбе и водных растениях), в почве и растительности, продуктах питания местного производства и т. д. Результаты контроля представляются в отчетах. Кроме того, территориальные управления ФМБА России проводят выборочный радиационный контроль объектов окружающей среды и продуктов, произведенных на территории защитных зон.
На АЭС регулярно проводятся экологические мероприятия. Так, в 2019 году на Белоярской АЭС была проведена модернизация химводоочистки, на Кольской АЭС — начата опытная эксплуатация новой системы ультрафиолетового обеззараживания сточных вод без использования химических реагентов, на Балаковской АЭС — модернизация вентиляционных систем, внедрение узла по сортировке промотходов на территории полигона для размещения отходов АЭС, содержащих радионуклиды в допустимых пределах, на Калининской АЭС — модернизация насосного оборудования, площадок для спецтехники и пр., на Ленинградской АЭС — прокладка безнапорных сетей канализации, поверхностных и дренажных сточных вод.
На АЭС постоянно ведется работа с водоемами-охладителями. Это не только забор проб воды, который проводят специалисты отделов охраны окружающей среды, но и зарыбление. Вода в водоемах-охладителях АЭС теплая, что приводит к активному росту растений (сине-зеленых водорослей) и моллюсков, которые могут забивать защитные системы технического водоснабжения АЭС. Для повышения качества воды и сдерживания роста фитопланктона применяется зарыбление водоемов. В воду выпускают такие виды рыбы, как черный амур, сазан или толстолобик. На Ростовской АЭС в прошлом году в водоем-охладитель было выпущено 478 тыс. особей молоди белого амура и 1,4 млн сазанов. На Белоярской — 269 тыс. мальков пестрого толстолобика.
Что такое энергетический переход?
Энергетический переход — это изменение структуры энергопотребления. Термин был предложен канадским ученым Вацлавом Смилом, профессором факультета окружающей среды Университета Манитобы, автором книги «Энергия и цивилизация». Выделяют несколько энергетических переходов: первый — от биотоплива к углю (вторая половина XIX века), второй — от угля к нефти (10‑е годы XX века), третий — вытеснение угля и нефти природным газом (с 30‑х годов XX века) и, наконец, четвертый — нынешний переход к безуглеродной энергетике.
На десятилетия вперед
Обязательное условие энергетики будущего — замкнутый ядерный топливный цикл (ЗЯТЦ). Это экономически выгодный процесс, позволяющий многократно увеличить сырьевую базу, снижая масштабы добычи природного урана, использовать ОЯТ повторно вместо хранения, уменьшать объемы РАО благодаря пережиганию младших, или минорных, актинидов.
Лидеры мирового рынка переработки ОЯТ — Orano (Франция) и Росатом. В планах госкорпорации — увеличение мощностей и совершенствование технологий переработки ОЯТ и вовлечения продуктов переработки в ядерный топливный цикл.
Росатом создает новые виды топлива, в частности, РЕМИКС‑топливо для реакторов ВВЭР, которое использует извлеченный из ОЯТ плутоний, а также в рамках проекта «Прорыв» — СНУП‑топливо для новейших реакторов на быстрых нейтронах. В планах Росатома на 2021 год — полный переход блока № 4 Белоярской АЭС на МОХ‑топливо, первая серийная партия которого была загружена в реактор в начале 2020 года.
На территории Сибирского химического комбината (Северск, Томская область) ведется строительство Опытно-демонстрационного энергетического комплекса, цель которого — продемонстрировать работу объектов, обеспечивающих ЗЯТЦ. Составляющие ОДЭК: модуль переработки ОЯТ, модуль фабрикации/рефабрикации топлива, а также инновационный энергоблок на базе быстрого реактора со свинцовым теплоносителем (БРЕСТ-ОД‑300) — будут введены в эксплуатацию поэтапно в ближайшие годы.
Также Росатом продолжает разрабатывать проекты АЭС малой мощности, в том числе мобильных. Последние позволяют обеспечивать электроэнергией отдаленные и труднодоступные территории, где строительство стационарных АЭС сопряжено с огромными техническими трудностями и затратами. Станции малой мощности позволяют отказаться от использования в таких районах органического топлива, загрязняющего окружающую среду. Организации Росатома разрабатывают проект оптимизированной ПАТЭС — плавучей атомной тепловой электростанции.
Обязательное условие энергетики будущего — замкнутый ядерный топливный цикл (ЗЯТЦ). Это экономически выгодный процесс, позволяющий многократно увеличить сырьевую базу, снижая масштабы добычи природного урана, использовать ОЯТ повторно вместо хранения, уменьшать объемы РАО благодаря пережиганию младших, или минорных, актинидов.
Лидеры мирового рынка переработки ОЯТ — Orano (Франция) и Росатом. В планах госкорпорации — увеличение мощностей и совершенствование технологий переработки ОЯТ и вовлечения продуктов переработки в ядерный топливный цикл.
Росатом создает новые виды топлива, в частности, РЕМИКС‑топливо для реакторов ВВЭР, которое использует извлеченный из ОЯТ плутоний, а также в рамках проекта «Прорыв» — СНУП‑топливо для новейших реакторов на быстрых нейтронах. В планах Росатома на 2021 год — полный переход блока № 4 Белоярской АЭС на МОХ‑топливо, первая серийная партия которого была загружена в реактор в начале 2020 года.
На территории Сибирского химического комбината (Северск, Томская область) ведется строительство Опытно-демонстрационного энергетического комплекса, цель которого — продемонстрировать работу объектов, обеспечивающих ЗЯТЦ. Составляющие ОДЭК: модуль переработки ОЯТ, модуль фабрикации/рефабрикации топлива, а также инновационный энергоблок на базе быстрого реактора со свинцовым теплоносителем (БРЕСТ-ОД‑300) — будут введены в эксплуатацию поэтапно в ближайшие годы.
Также Росатом продолжает разрабатывать проекты АЭС малой мощности, в том числе мобильных. Последние позволяют обеспечивать электроэнергией отдаленные и труднодоступные территории, где строительство стационарных АЭС сопряжено с огромными техническими трудностями и затратами. Станции малой мощности позволяют отказаться от использования в таких районах органического топлива, загрязняющего окружающую среду. Организации Росатома разрабатывают проект оптимизированной ПАТЭС — плавучей атомной тепловой электростанции.
ДРУГИЕ МАТЕРИАЛЫ #4_2020