Формула прогресса в объективе мирного атома

Безусловно, развитие человеческой цивилизации неразрывно связано с производством и последующим потреблением энергии, причем вне зависимости от источника энергии, будь то костер первобытного человека или современная теплоэлектростанция, ее использование неуклонно возрастает. За последние 200 лет показатель потребления энергии человечеством вырос более чем в 30 раз и продолжает повышаться.

Рост потребления неизбежен, и при этом необходимо учитывать, что энергию можно использовать только один раз. Это означает, что запасы за счет ископаемых источников энергии (уголь, нефть, газ) непрерывно уменьшаются, что повышает их стоимость, ведет к нестабильности на рынке энергоресурсов. Неизбежное исчезновение углеводородных ресурсов на горизонте ближайших десятилетий будет требовать внедрения в экономику страны альтернативных решений по производству энергии.

Другой особенностью совре­менных энергетических решений является нарастающий уровень выделяемого углекислого газа. Прогнозируется, что к 2030 году объем выделяемого углекислого газа превысит 34 млрд тонн в год. Такое содержание углекислого газа в атмосфере неминуемо приведет к необратимым климатическим изменениям на планете, что было отмечено Парижским соглашением 2016 года. Наше государство приняло «Стратегию достижения углеродной нейтральности Республики Казахстан до 2060 года», которая нацелена на содержание концентрации парниковых газов в окружающей среде на уровне, не допускающем опасного влия­ния на климатическую систему планеты.

По самым примерным оценкам, в Казахстане около 70% электрической энергии вырабатывается из угля, 15% приходится на нефтегазовые носители. Остальные 15% относятся к гид­роресурсам и другим источникам энергии. В ситуации, когда традиционная углеводородная энергетика способствует увеличению парникового эффекта, климатическим изменениям, необходимо осуществить переход к низкоуглеродному производству, которое является непременным условием устойчивого инновационного развития посредством внедрения экологически чистых технологий. Триггером такого подхода для нашей республики может служить атомная энергетика.

Что такое атомная энергия и как работает АЭС

Атомная энергия представляет собой разновидность энергии, которая высвобождается из центральной части атома – ядра, состоящего из протонов и нейтронов. Источником такой энергии являются процессы деления (ядро атома распадается на несколько частей) и синтеза (ядра сливаются вместе). В нас­тоящее время для получения электроэнергии используется технология, связанная с делением атомного ядра. Производство электроэнергии на основе синтеза пока еще находится на этапе форсайтных исследований и экспериментальных разработок.

Предельно упрощенный принцип действия атомных электрических станций (АЭС) заключается в следующем. Производство энергии осуществляется в устройствах, называемых реакторами, в которых происходит управляемая реакция деления атомных ядер. Контролируемая реакция деления приводит к получению определенного количества тепла, которое нагревает воду, преобразуя ее в пар. Пар под давлением вращает турбину. Она преобразует механическую энергию в электрическую. Выработанная энергия поступает в электрическую сеть. Подобно тому, как на тепловых энергетических комплексах для получения электроэнергии используется тепло от ископаемых видов топлива, на атомной электростанции эта тепловая энергия также позволяет вырабатывать электроэнергию, но без выбросов углекислого газа.

В современных АЭС используется двухконтурная система ­охлаждения. В первом замкнутом контуре циркулирует вода из реактора, поддерживая заданный температурный режим. Теп­ло из этого контура передается воде второго контура, которая моментально закипает, превращается в пар и вращает турбину. Пар, выходящий из турбины, затем поступает в охла­дитель, где он снова преоб­разуется в жидкое состояние. При этом вода из первого контура не контактирует с водой второго контура, что определяет безопасность эксплуатации АЭС и делает невозможным радиоактивное загрязнение жидкости, сбрасываемой в конечный поглотитель.

В качестве окончательного поглотителя тепла, которое требуется отводить от атомной электростанции, могут использоваться несколько вариантов в зависимости от условий. Если поблизости есть водоем, то охлаж­дение электростанции может быть решено с помощью этой воды практически безопасно.

АЭС имеют проверенную сис­тему для очистки отработанной воды. Вся отработанная вода первого контура подвергается переработке, в результате чего образуется чистый конденсат, который полностью лишен радиоактивного загрязнения и затем вновь используется в первом контуре. Он не представляет никакого риска для окружающей среды. Отработанная вода второго контура после очистки и дезактивации возвращается в водоем, также не представляя угрозы природе и сохраняя био­разнообразие в окрестностях станции. Небольшое количество твердых и жидких радиоактивных отходов низкой активности инкапсулируется и не приводит к загрязнению выше технологических норм. Таким образом, водоемы, выбранные в качестве возможных площадок для строи­тельства АЭС, сохранят свои морфометрические показатели, рыбохозяйственное значение и останутся важными орнитологическими территориями. Например, предварительные оценки, сделанные по возможному использованию озера Балхаш для нужд АЭС, показали, что суммарные потери воды составят только 0,33% от годовых испарений.

Процессы выбора и оценки площадки, подходящей для размещения АЭС, имеют первостепенное значение, так как влияют на сроки строительства, затраты, обеспечение безопас­ности на протяжении всего периода эксплуатации и происходят на основе лицензий, подтверждаю­щих размещение атомного энергетического комплекса. При выборе площадки, как правило, учитываются все виды опаснос­тей и рисков, взаимодействий между энергетической станцией и окружающей средой: природные события (землетрясения, гео­технические явления, наводнения, другие метеорологические явления) и антропогенные факторы. В интересах рационального и надлежащего выбора площадок для ядерных установок необходимо также учитывать такие факторы, как физическая безопасность станции, наличие охлаждающей воды, транспорта, доступность к электросети, радиологическое воздействие станции на окружающую среду.

Для Казахстана особую актуальность при строительстве атомной станции имеет сейсмическая безопасность. Высокий потенциал подверженности землетрясениям имеют города Алматы и Шымкент, некоторые регионы Южного и Восточного Казахстана. Остальная территория нашей республики соответствует международным стандартам по строительству энергетических объектов.

О каких преимуществах идет речь

Во-первых, это, конечно, экологическое преимущество. Если говорить о загрязнении территории Казахстана, то дело не только в углекислом газе. Подавляющая часть электрической энергии в нашей рес­публике вырабатывается за счет каменного угля. При сжигании угля получается летучая зола с высокой концентрацией урана, тория и других веществ. Различные экспертные оценки показывают, что при штатном функционировании атомной станции радиоактивных аэрозольных выбросов в атмосферу попадает в сотни раз меньше, чем при работе электростанции на угле. Учитывая, что для выработки ядерной энергии требуется гораздо меньше топлива, мультипликативный эффект экологической чистоты АЭС значительно превышает тот, что дают энергетические объекты, работающие на углеводородном топливе. Ядерное деление произ­водит примерно в миллион раз больше энергии на единицу веса, чем ископаемое топливо.

С другой стороны, атомная энергетика – глобальная отрасль экономики, приносящая экономическую прибыль и конкурентные преимущества ее участникам. Если бы эта сфера энергетики была убыточной, то она не получила бы мирового распространения. АЭС имеют низкую стоимость эксплуатации. Она намного ниже, чем на тепловых электрических станциях (ТЭС), использующих газ, уголь или нефть. Техническое обслуживание атомных станций – это процесс очень важный, но его не нужно проводить так же час­то, как дозаправку и техобслуживание традиционных ТЭС. Поскольку энергию реакторы производят стабильно, при любой степени развития других, в том числе и возобновляемых источников энергии, сочетание их с АЭС выглядит очень перспективно.

Атомные станции – это источник энергии, на который можно рассчитывать, не принимая во внимание погодные условия, времена года, облачность, дождь или силу ветра. Это обеспечивает практически ежедневную отдачу от инвестиций. Конкурентным преимуществом атомной энергетики считают огромную энергоемкость используемого топлива (урана), а также возможность его повторного использования. Обнадеживающим является и тот факт, что Казахстан занимает первое место в мире по добыче урана и второе по его запасам, что позволяет сохранять присутствие в других стадиях ядерного топливного цикла, которые обеспечивают дополнительную добавленную стоимость выпускаемой отечест­венной продукции.

В современном мире на первое место выходит вопрос энергопотребления. Невозобновляемость углеводородных ресурсов заставляет разрабатывать альтернативные источники электроэнергии, связанные с преобразованием энергии солнечного излучения, тепла земных недр, ветра. Однако не везде климатические и географические условия позволяют их применять. Технологии, необходимые для промышленного применения альтернативных источников энергии, еще недостаточно универсальны. Поэтому атомная энергетика и ее возможность подстраиваться уже под действующие энергетические объекты выдвигают ее на лидирующие позиции.

Спрос на электроэнергию, растущий вместе с развитием мировой экономики, требует строительства новых энергоблоков, вызывая повышенный спрос и на основной ресурс атомной энергетики – уран. Потребление энергии в мире нарастает, борьба с парниковым эффектом накладывает ограничения на действующие объекты, генерирующие энергию. Решение проблемы видится в увеличении доли атомной энергетики в глобальном энергобалансе за счет таких факторов, как надежность, приемлемый уровень затрат по сравнению с другими отраслями энергетики, сравнительно небольшой объем отходов и доступность ресурсов.

Вместо заключения

Атомные электростанции различными международными экспертными организациями признаны экологически безо­пасными и не загрязняющими окружающую среду. В мире в настоящее время в эксплуатации находятся 415 атомных энергоблоков. В 14 странах Европейского союза действуют атомные электростанции. Во Франции в настоящее время атомные энерго­блоки обеспечивают около 70% всей потребляемой электроэнергии страны. Успешно работают более 90 атомных энергоблоков в США, которые вырабатывают поч­ти 20% электроэнергии страны. Около 27% общего производства электроэнергии Южной Кореи приходится на атомные электростанции. В Китае действует 15 энергоблоков. Казахстан может войти в пул развитых энергетических технологий, которые будут способствовать развитию прогресса.

Анализируя достоинства и рис­ки атомной энергетики, нельзя не отметить еще одну важную особенность. Эта огромная, высокотехнологичная, наукоемкая отрасль одним фактом своего существования и присутствия в Казахстане способствует не только достижению своей основной цели – производства электро­энергии, но и развитию научного знания. Появится новый город для высокообразованных жителей, работающих на АЭС, в котором на высоком уровне будут развиваться инфраструктура, управление, основанное на «умных» технологиях. Концентрация усилий на прорывных направлениях экономики, образования и науки послужит толчком к подготовке большого количества специалистов высокой квалификации в самых различных областях и прежде всего в технической инженерии, образовании, энергетике. В условиях устойчивого развития экономики и научного прогресса атомная энергетика позволит обеспечить технологический суверенитет страны.

И напоследок… Как исследователь-политолог, часто применяющий метод ретроспективного анализа политических процессов и изучающий меру и специфику фактора судьбонос­ности различных исторических событий и решений, считаю нелишним напомнить известные слова великого Абылай-хана: «Білекке сенген заманда ешкімге есе бермедік, білімге сенер заманда қапы қалып жүрмелік», что в буквальном смысле можно перевести как: «Во времена, когда нужна была сила, мы держались во славу. Так останемся же таковыми и во времена, когда нужны будут знания».