Задачи, стоящие перед реакторами размножителями и причины необходимости их развития: разработки, создания и использования - davaiknam.ru o_O
Главная
Поиск по ключевым словам:
Похожие работы
Название работы Кол-во страниц Размер
Акцентуация характера 1 244.29kb.
Научная студенческая конференция «Социальные и экологические аспекты... 1 235.97kb.
Вопросы к экзамену по дисциплине «Международное частное право» 1 46.8kb.
Методология создания корпоративных ис с. Д. Паронджанов, Компания... 1 230.45kb.
Контрольная работа по истории экономических учений 1 174.51kb.
№2. Жц по. Процесс разработки 1 87.37kb.
Лабораторная работа №5 Использование Web сервисов xml в консольных... 1 284.98kb.
«Ядерное оружие» 4 541.03kb.
«Финансовое право». 2009.№8. С. 9-11. Экономический кризис и финансовое... 1 86.59kb.
Декларация об участии молодежи в сохранении культурного наследия... 1 87.16kb.
Инструментальная среда автоматизированной разработки веб-интерфейсов 1 31.22kb.
Постановление От 28 апреля 2003 г. N 67 о введении в действие санитарно-эпидемиологических... 3 457.34kb.
Направления изучения представлений о справедливости 1 202.17kb.

Задачи, стоящие перед реакторами размножителями и причины необходимости их развития - страница №1/7


Оглавление


Оглавление 1

1. Введение 3

2. Задачи, стоящие перед реакторами - размножителями  и причины необходимости их развития: разработки, создания и использования 4

3. Анализ истории развития данного направления. 11

4. Оценка современного состояния разработки, строительства  и использования реакторов - размножителей: 17

4.1 Проблематика: 19

4.1.1 Экономические проблемы 19

4.1.2 Ядерная безопасность 22

4.1.3 Экологическая безопасность 23

4.1.4 Нераспространение материалов, технологии, знаний, контроль и учёт делящихся материалов 24

4.1.5 Технические проблемы 26

4.2 Перспективы развития данного направления в мире и РФ а так же стратегия развития технологий реакторов -размножителей и их использования  в контексте возможности развития полномасштабной ядерной энергетики и обеспечения энергетической безопасности РФ: 32

4.2.1 Стратегия развития полномасштабной ЯЭ будущего в РФ 34

4.2.1.1 Краткосрочные задачи (2009-2015) 34

4.2.1.2 Среднесрочные задачи (2015-2030 гг.) 35

4.2.1.3 Долгосрочные задачи (2030-2050 гг.) 36

4.2.1.4 Промышленно-освоенный БР размножитель 41

4.2.1.5 Промышленно-освоенный замкнутый ЯТЦ 43

5.1 Generation 4 International Forum 48

5.1.1 Газоохлаждаемые быстрые реакторы 49

5.1.2 Свинцовоохлаждаемые быстрые реакторы 50

5.1.2 Натриевоохлаждаемые быстрые реакторы 52

5.2 INPRO 54

5.3 Global Nuclear Energy Partnership (GNEP) 54

5.4 Multinational Design Evaluation Program (MDEP) 55

6. Вывод 56

7. Список литературы 58


Аннотация

В данной работе рассмотрены стороны, перспективы, а так же цели и причины необходимости осуществления проектов реакторов-размножителей, а так же технологий связанных с использованием быстрых реакторов в замкнутом топливном цикле. Проанализированы история развития данной отрасли, а так же выявлены основные проблемы. Отмечены существующие международные программы, и проекты в данной области, а так же отмечены тенденции и основные перспективные технологические области.



Annotation

This paper contains the examination of all aspects, prospects, reasons and aims of the necessity of the implementation of the fast breeder reactor projects and also technologies connected with the closed fuel cycle. History of the development of the fast breeder reactors was analyzed and main issues were revealed. All the existing international and intergovernmental programs, tendencies and promising technologies in this area were mentioned.


1. Введение


На данный момент существует несколько причин, по которым использование и развитие технологий ядерных реакторов-размножителей, а так же технологий замкнутого топливного цикла видеться целесообразным:

В первую очередь одной из важнейших причин, по которой использование так называемых реакторов-размножителей становится особенно необходимым, является причина ограниченности запасов урана 235 на планете и практически не ограниченных запасов 238 и тория. По последним данным запасы урана, расходы, на добычу которого не превышают 130 долларов за килограмм, составляет около 4,7 миллионов тонн. Основываясь на расчетах 2004 года, потребностей урана для производства энергии, этих запасов хватит на 85 лет. (при его использовании в тепловых реакторах). Применение «быстрых ядерных реакторов» растянет этот период до тысяч лет. В долгосрочной перспективе продолжающиеся успехи в разработке новейших атомных технологий позволят использовать уран гораздо экономнее.

Ещё одной проблемой являются накопленные запасы плутония. В течение последних нескольких лет ликвидация избыточных ядерных боезарядов привела к образованию в Соединенных Штатах и России значительных запасов плутония и высокообогащенного урана. Эти запасы способствовали возобновлению глобальных дебатов об использовании плутония в качестве источника энергии и предоставили новые аргументы в пользу продолжения поддержки реализуемых плутониевых проектов, как наилучших реалиаторов плутония.

Кроме того существует интерес к реакторам на быстрых нейтронах из за их возможности выжигания так называемые актиноидов, включая полученные из использованного реакторного топлива. Среда с быстрыми нейтронами минимизирует вероятность захвата нейтронов актиноидами и максимизирует вероятность их деления. Данная работа содержит анализ причин необходимости развития и осуществления технологий реакторов-размножителей и замкнутого топливного цикла, анализ истории данного направления в мире и РФ, проблематику области и возможные способы их разрешения.


2. Задачи, стоящие перед реакторами - размножителями  и причины необходимости их развития: разработки, создания и использования


Настоящее время характеризуется системным кризисом мировой энергетики, который заключается во всё нарастающем противоречии между ростом потребления энергии, которое на 90% обеспечивается органическим топливом, и ограничениями – ресурсными и экологическими - связанными с органической энергетикой:

  • По современным оценкам население Земли к середине этого века возрастет примерно в 1,5 раза (до уровня 10 млрд. чел.). При условии реализации жестких мер по энергосбережению и при сохранении современных пропорций в потреблении энергии между развитыми и развивающимися странами энергопотребление в мире должно увеличиться примерно так же. Если же произойдёт выравнивание удельных энергопотреблений в развитых и развивающихся странах, на что указывает тенденция последних лет, то спрос на энергоресурсы к 2050 г. может возрасти в три раза по сравнению с современным уровнем.

  • Темп роста потребления органического топлива существенно превосходит скорость пополнения их ресурсной базы. Поэтому, вполне вероятно, что к середине текущего века спрос на энергию нельзя будет обеспечить за счет традиционных технологий использования ископаемых ресурсов.

  • Использование органического минерального топлива осуществляется главным образом путем его сжигания, что приводит к огромному количеству ежегодных вредных выбросов в атмосферу. С энергетикой на органическом топливе связано развитие таких негативных крупномасштабных экологических явлений, как «закисление» осадков и «парниковый эффект».

В России ситуация усугубляется высокой энергоёмкостью национального дохода и чрезмерной газификацией российской электроэнергетики:


  • В последнее двадцатилетие рост мировой экономики обеспечивался примерно в равных долях за счет увеличения производства энергоресурсов и улучшения их использования, а в развитых странах увеличение энергоэффективности давало 60–65% экономического роста. В результате энергоемкость национального дохода уменьшилась за этот период в среднем по миру на 18% и в развитых странах – на 21–27%. В отличие от этой безусловно позитивной глобальной тенденции в России энергоемкость национального дохода не снижалась, а увеличилась в 1990–1996 гг. на 15% и затем стабилизировалась на уровне, превышающем среднемировой показатель ~ в 3 раза и показатели развитых стран – в 3,5–3,7 раза. Любые рациональные сценарии социально-экономического развития России можно реализовать лишь при структурной перестройке экономики, снижающей удельный расход энергетических ресурсов.

  • Для европейских районов страны, доля газа в общем энергопотреблении составляет 60%, а в топливоснабжении электростанций и котельных – соответственно 74 и 78%. Чрезмерная доля газа в топливно-энергетическом балансе опасна, по условиям текущей надежности и долгосрочной устойчивости энергоснабжения потребителей, поскольку поставки газа сейчас и в перспективе на 85% обеспечиваются из одного района по сетям протяженностью несколько тысяч километров. [11]

Для базового варианта (Рис.1) развития электроэнергетики России в соответствие с прогнозами МЭР принимается следующая оценка производства электроэнергии: 1710 млрд.кВт.ч в 2020 г. и 2800 млрд.кВт.ч в 2050 г., а для максимального варианта (Рис. 2) - 2000 млрд.кВт.ч в 2020 г. и 3500 млрд.кВт.ч в 2050 г. [11]

В качестве оптимальной структуры топливной корзины электроэнергетики для базового и максимального вариантов считается структура, при которой генерация газового электричества стабилизируется на уровне, достигнутом к 2020 г., доля атомной генерации в производстве электроэнергии увеличится с 16% (2007 г.) до 34-38% к 2050 г. в зависимости от вариантов роста

Рис.1 Производство электроэнергии (базовый вариант)



Рис. 2 Производство электроэнергии (максимальный вариант)

производства электроэнергии, а доля угольной генерации - с 25% (2007 г.) до 33% (2050 г.). Тогда установленная мощность атомной электрогенерации к 2050 г. должна составить (при КИУМ = 0,9) 120 ГВт и 170 ГВт для базового и максимального варианта (Рис.3), соответственно. При этом доля газовой генерации снизится с 41 до 18-20% (более чем в 2 раза). [11]

Рис. 3 Установленная мощность АЭС


С другой стороны масштабы использования ядерной энергии и сегодня, и в будущем определяются как внешними условиями (постоянный рост энергопотребления и ограничения, связанные с использованием органического топлива), так и готовностью ЯЭ к решению внутренних проблем, таких как безопасность АЭС и предприятий ЯТЦ, обращение с ОЯТ и РАО, нераспространение делящихся материалов и экономическая эффективность ЯЭ.

Кроме того сегодня ядерная энергетика и России, и мира базируется на технологиях тепловых водяных реакторов для производства электроэнергии в базовом режиме и открытого ядерного топливного цикла. Существующая технологическая база по ряду причин не может быть положена в основу крупномасштабной ЯЭ. Среди них основными являются следующие:



  • разомкнутость топливного цикла с необходимостью организации долговременного хранения непрерывно возрастающего количества ОЯТ;

  • ограниченное использование атомной энергии - только для производства базовой электроэнергии.

  • низкая эффективность полезного использования добываемого природного урана – менее 1% и связанной с этим сырьевой ограниченностью топливной базы ЯЭ;

Современные АЭС используют в качестве топлива в основном изотоп уран-235, содержание которого в природном уране менее 1% и который по энергоресурсу уступает нефти и газу. Основной же изотоп уран-238 (энергетический ресурс которого на порядки больше, чем у нефти и газа) пока практически не используется, являясь в значительной степени производственным отвалом. При такой структуре потребления ресурсов АЭ ничем не отличается от обычной энергетики, сжигающей органическое топливо. Ресурс урана-235, если его использовать в открытом ЯТЦ, слишком мал по энергоёмкости, чтобы составить реальную конкуренцию органическому топливу. [11]

Проблемы с добычей природного урана при работе АЭ в рамках открытого топливного цикла иллюстрируются на Рис.4.



Рис.4. Потребности в природном уране (млн. тонн) за жизненный цикл введенных мощностей в зависимости от масштаба АЭ.


Даже для современного уровня АЭ обеспечение топливом всего срока службы работы реакторов потребует очень серьезного развития сырьевой базы. В настоящее время менее половины потребностей в природном уране покрывается за счет новой добычи, остальная часть - это ранее сделанные запасы на складах, конверсия высокообогащенного урана оружейного качества в уран низкого обогащения, дообогащение отвалов. Уже к 2012 году эти дополнительные ресурсы будут исчерпаны.[11]

Другая проблема открытого топливного цикла - это обращение с облученным (отработанным) ядерным топливом (ОЯТ). Это одна из отложенных проблем, делающих экономическую эффективность действующей технологической платформы АЭ условной. Ядерная индустрия сегодня получает прибыль при продаже уранового топлива и электроэнергии на АЭС во многом благодаря только тому, что нерешенные до сих пор проблемы ОЯТ перекладываются на плечи будущих поколений. Как показывает опыт атомной энергетики США, долгосрочное хранилище ОЯТ не может служить постоянным решением проблемы, так как оно потребует крупных финансовых вложений в настоящее время и новых технических решений в исторически близкие сроки.

Ожидаемый рост экспорта АЭС в третьи страны без предоставления услуг по топливному циклу вскрывает еще одно серьезное ограничение действующей платформы, связанное с опасностью распространения чувствительных ядерных технологий обогащения урана и переработки ОЯТ. В этих условиях расширение экспорта АЭС, опирающихся на действующую платформу, войдет в прямое противоречие с интересами национальной безопасности стран-экспортеров и международными правовыми режимами в области нераспространения.

Рис. 5: Замкнутый топливный цикл с быстрым реактором типа БН



Научные, конструкторские и технологические работы по поиску путей решения отмеченных проблем ведутся уже более полувека по ряду направлений. Одним из самых перспективных направлений с начала 50-х годов стала разработка технологий замкнутого топливного цикла ядерной энергетики с реакторами-размножителями на быстрых нейтронах, что включает изготовление смешанного уран-плутониевого топлива, переработку ОЯТ и многократное использование (рециклинг) топлива в быстрых реакторах. Именно такие технологии, доведенные до коммерческого уровня, могут составить основу новой технологической платформы (НТП) ядерной энергетики 21 века. (см. Рис 5)

следующая страница >>



Если существует более сложный способ делать что-либо, кто-нибудь непременно его откроет. Ралф Рус
ещё >>