Title Проектирование, эксплуатация и инжиниринг атомных станций_1.pdf ✅

14 Раздел I ОСНОВЫ АЭС Открытие электричества по праву называют эпохальным собы- тием в истории человечества. Роль электроэнергии в мире растет как по масштабам, так и по важности. Лишь в начале XX в. появилось электрическое освещение, а сегодня трудно представить жизнь без компьютеров и Интернета. Новые технологии, базирующиеся на использовании электроэнергии, лежат в основе устойчивого эконо- мического прогресса в различных странах мира. На начало XXI в. в структуре мирового производства электро- энергии на долю тепловых электростанций приходилось примерно 65%, гидроэлектростанций — 20% и атомных электростанций — 15%. В 2000 г. весь мир потреблял примерно 15 000 ТВтæч электро- энергии. По прогнозам к концу XXI века потребление электроэнергии вырастет в 4 раза при росте населения в 2 раза. Электроэнергетика — развивающаяся отрасль, потребности в производстве электроэнергии возрастают. Растут и проблемы отрасли, которые появились еще в конце XX в. Это, в первую очередь, ограниченность невозобновляе- мых природных энергоресурсов (нефти, газа, угля), на которых бази- руется не только электроэнергетика, но и другие промышленные отрасли, транспорт. Ограничен и мировой потенциал гидроресурсов. По расчетам специалистов, если использовать все экономически обоснованные гидроресурсы, то к концу XXI в. доля выработки элек- троэнергии на ГЭС останется на уровне 20 % с учетом роста ее про- изводства. В экономически развитых странах большое внимание уде- ляется производству электроэнергии на основе возобновляемых природных энергоресурсов с использованием, в первую очередь, энергии ветра и солнца. Так, Европейский союз планирует довести долю возобновляемых энергоресурсов в выработке электроэнергии в ближайшем будущем до 20%. Что касается ядерной энергетики, то, по мнению специалистов, ее потенциал в общем производстве электроэнергии должен выра- жаться долей не менее 50%, т.е. атомные электростанции — реальная альтернатива тепловым, сжигающим ископаемое органическое топ-
15 ливо. Однако на пути реализации этого потенциала имеются трудно- сти и проблемы, требующие решения. В каких же условиях развивается ядерная электроэнергетика, какие требования предъявляются к атомным электростанциям? Ответы на эти и другие вопросы составляют содержание данного раздела, дают основу для изучения дисциплины «Атомные электро- станции».
16 Глава 1 СОСТОЯНИЕ И ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ ЯДЕРНОЙ ЭНЕРГЕТИКИ Энергетика — это область хозяйства страны, включающая в себя энергетические ресурсы, выработку, преобразование, передачу и использование различных видов энергии. Ядерная энергетика — это отрасль энергетики, использующая ядерную энергию для электрификации и теплофикации. Ядерная энергетика — это также область науки и техники, в которой разраба- тываются методы и средства преобразования ядерной энергии в электрическую и тепловую. Основу ядерной энергетики составляют в настоящее время атомные электростанции, на которых ядерная энергия преобразуется прежде всего в электрическую энергию. Под первичными энергетическими ресурсами понимают геологи- ческие запасы веществ и природные виды энергии, которые могут быть преобразованы в полезную для хозяйства страны энергию. К основным потребляемым первичным энергетическим ресурсам относятся: • топливо, которое в свою очередь подразделяется на твердое (уголь, торф, биомасса), жидкое (нефть и газовый конденсат) и газо- образное (природные горючие газы); • атомная (ядерная) и гидравлическая энергия, а также нетради- ционные возобновляемые источники энергии (геотермальная, сол- нечная, ветровая энергия, биомасса). Производство первичных топливно-энергетических ресурсов (ТЭР) выражают обычно в тоннах условного топлива (т у.т.). Для топлива коэффициентом пересчета является удельная теплота сгора- ния условного топлива, равная 29,3 МДж/кг. В производстве первич- ных ТЭР учитывается только та часть природных видов энергии, которая фактически преобразована в полезную энергию на атомных, гидравлических, геотермальных и других электростанциях. При этом пересчет на условное топливо производится по физическому эквива- ленту, т.е. 1 кВтæч = 0,123 кг у.т. Полезная энергия на атомных электростанциях — это теплота, полученная в ядерном реакторе, на геотермальных электростан- циях — теплота, подведенная с геотермальным теплоносителем. Потребление первичных энергоресурсов каким-либо обществен- ным образованием (страной) оказывается фактором, определяющим уровень жизни его членов (народа). Уровень жизни — это то же
17 самое, что уровень потребления населением материальных и духов- ных благ, степень удовлетворения потребностей в этих благах. Уровень жизни отражает благосостояние населения и характери- зуется системой количественных и качественных показателей. К ним относятся: объем реальных доходов на душу населения (в СССР удваивались каждые 15 лет), уровень и структура потребления про- довольственных товаров, непродовольственных товаров и услуг, уро- вень и динамика цен на основные предметы потребления, тарифы коммунальных и транспортных услуг, продолжительность рабочего дня и рабочей недели, жилищные условия, уровень образования и медицинского обслуживания, средняя продолжительность жизни и др. На основе конкретных показателей уровня жизни разработаны раз- личные виды обобщенного показателя, который оказывается прямо пропорциональным потреблению первичных энергоресурсов. Несмотря на то что в ряде стран достигнуты высокие значения удельного (в рас- чете на каждого жителя) энергопотребления, насыщения обобщенного показателя уровня жизни (отклонения зависимости от линейной) не наблюдается. Потребление первичных энергоресурсов в различных странах характеризуется данными, приведенными в табл. 1.1. Кроме климатических особенностей страны, между потреблением энергоресурсов и уровнем жизни присутствуют такие факторы, как технологическое совершенство производства полезных видов энер- гии и, что более существенно, технологическое совершенство произ- водства различных видов продукции (рассчитываемое как количе- Таблица 1.1 Потребление первичных энергоресурсов в 2008 г. (www.yestravel.ru; www.mazamascience.com) * На основе данных из «Энергетической стратегии России на период до 2030 года», 2009 г. Страна Потребление, т у.т. на душу населения Страна Потребление, т у.т. на душу населения Канада 14,8 Италия 4,6 США 11,2 Иран 4,3 Швеция 7,7 Украина 4,3 Россия 7,1* Китай 2,3 Франция 6,0 Турция 2,0 Япония 6,0 Бразилия 1,7 Германия 5,7 Египет 1,3 Испания 5,3 Индия 0,6 Великобритания 5,2 Филиппины 0,4