Государственная корпорация по атомной энергии Физико-энергетический институт Стратегия

Государственная корпорация по атомной энергии Физико-энергетический институт Стратегия развития атомной энергетики России В. И. Рачков 2 июня 2010, МЭИ, Москва

Проблемы глобальной энергобезопасности Ø Рост потребности в мире в углеводородных ресурсах Ø Рост загрязнения окружающей среды и проблема изменения климата Ø Рост напряженности и неустойчивости цен на мировых рынках нефти и газа 2

Пути решения проблем глобальной энергобезопасности Ø Улучшение энергоэффективности на всех этапах производства и потребления энергии Ø Использование возобновляемых источников энергии Ø Переход на усовершенствованные энергетические технологии: • Чистые технологии на органическом топливе • Новые ядерные энерготехнологии 3

Технологическая база АЭ: Ø Коммерческие АЭС с реакторами на тепловых нейтронах ( PWR, BWR , ВВЭР, CANDU, и РБМК) Ø Коммерческие технологии открытого уранового топливного цикла (добыча природного урана, обогащение урана, изготовление уранового топлива, временное хранение ОЯТ). 4

АЭС России в 2009 г. Дальний Восток Северо-Запад Билибинская 0, 05 ГВт Ленинградская 4 ГВт Кольская 1, 8 ГВт Центр Смоленская 3 ГВт Нововоронежская 1, 8 ГВт Курская 4 ГВт Калининская 3 ГВт Урал Белоярская 0, 6 ГВт Юг Волгодонская 1 ГВт Поволжье Балаковская 4 ГВт q Работают 10 АЭС с установленной мощностью – 23, 2 ГВт. (Из них 76% введено в период с 1971 по 1985 гг. После 1997 года введено 2 ГВт - на Ростовской (2001 г. ) и Калининской АЭС (2004 г. )) q Коэффициент использования установленной мощности (КИУМ) – 73, 4%; q Доля АЭС в общем производстве электроэнергии – 15, 5% (в европейской части – 29, 3%); 5

Доля АЭС в производстве электроэнергии в мире: в России: Гидро 16. 1% Газ - 50%; уголь - 18%; АЭС-16%; гидро-16% Уголь 39. 8% АЭС 15. 7% Возобновл. 2. 1% Газ 19. 6% Нефть 6. 7% 6

Доля АЭ в производимой электроэнергии по странам (2006) Франция 78% Бельгия 54% Ю. Корея 40% Швейцария 37% Япония 30% США 19% Россия 16% Китай 2% 7

Динамика роста мощностей АЭ в мире : На сегодня в 30 странах мира работают 438 ЯЭУ, с суммарной установленной 372 ГВт. 8

Причины стагнации АЭ к середине 1980 х: Ø Повышение энергоэффективности и минимизация потребности в новых энергетических мощностях в западных странах Ø Перестройка в странах восточной Европы и появление избытка в энергетических мощностей Ø Появление высокоэффективных технологий газовых турбин Ø Ужесточение норм безопасности после аварий на АЭС Three Mile Island в США и ЧАЭС в СССР В целом: начиная с середины 80 -х и до недавнего времени АЭ была явно не в фаворе из-за отсутствия потребности в росте мощностей и её неконкурентоспособности во многих регионах мира 9

Динамика изменения мощности АЭ по регионам мира Северная Америка OECD Европа Восточная Европа и СНГ Азия 10

Ожидания роста мощностей АЭ в мире в прогнозах МАГАТЭ разных лет Projection year: 2001 2002 2003 2004 2005 2006 11

Влияние удвоения цены на сырье на цену электроэнергии 8 7 6 c/k. Wh 5 4 3 2 1 0 Ядерная Уголь Природный газ 12

thousand tonnes of uranium Мировые ресурсы природного урана по категориям 16 000 14 000 12 000 10 000 8 000 6 000 4 000 2 000 0 < $40/kg Proven (RAR) resources Speculative resources < $80/kg < $130/kg Inferred resources Undiscovered resources Ресурсов природного урана достаточно для развития АЭ в ближнесрочной перспективе на базе технологий тепловых реакторов и открытого топливного цикла Source: IAEA 13

АЭ и проблемы нераспространения: Основные опасения: Ø Ø Риск распространения из-за увеличивающегося числа стран развивающих чувствительные технологии топливного цикла АЭ (обогащение урана и переработка ОЯТ) Риск распространения из-за накопления значительных объёмов плутония в составе ОЯТ во многих странах мира Политическая проблема. Пути решения: Ø Ø Укрепление режима нераспространения, включая усиление контроля со стороны МАГАТЭ Поиск дополнительных институциональных мер, содействующих снижению распространения чувствительных технологий и материалов 14

Выводы: АЭ в среднесрочной перспективе: ØВ мире к 2030 году ожидается удвоение, мощностей АЭ ØОжидаемый рост мощностей АЭ может быть обеспечен на основе дальнейшего развития технологий тепловых реакторов и разомкнутого ядерного топливного цикла (ЯТЦ) ØОсновные проблемы современной АЭ связаны с накоплением ОЯТ и риском распространения в мире чувствительных технологий ЯТЦ и ядерных материалов 15

Сценарии роста мощностей АЭ в период до 2050 года 2006 2030 2050 GW(e) Electr. share, % Россия 23 16 60 25 100 30 Мир 370 16 450 - <16 700700 20 16

17

ОРИЕНТИРОВОЧНЫЙ СЦЕНАРИЙ РОСТА ЯДЕРНЫХ МОЩНОСТЕЙ БЕЗ БЫСТРЫХ РЕАКТОРОВ (при потенциальных запасах дешёвого урана ~ 10 млн. т) и ци тр о ст ан 6000 еэ ле к 5000 вс Мощность электростанций, ГВт(эл) 7000 4000 3000 2000 ЛВР в закрытом цикле 1000 ЛВР в открытом цикле 1980 2000 2020 2040 2060 2080 2100 Годы 18

ОРИЕНТИРОВОЧНЫЙ СЦЕНАРИЙ РОСТА ЯДЕРНЫХ МОЩНОСТЕЙ, ВКЛЮЧАЯ БЫСТРЫЕ РЕАКТОРЫ (при потенциальных запасах дешёвого урана ~ 10 млн. т) ци кт р ос т ан 6000 еэ ле 5000 вс Мощность электростанций, ГВт(эл) и 7000 4000 А БЫСТРЫЕ РЕАКТОРЫ (U-Pu) ЭС 3000 ТЕПЛОВЫЕ РЕАКТОРЫ 2000 1000 235 U 1980 2000 2020 2040 (Th 2060 2080 2100 233 U) Годы 19

Задачи по созданию технологической базы крупномасштабной АЭ ØОсвоение и внедрение в АЭ быстрых реакторов размножителей ØПолное замыкание ядерного топливного цикла в АЭ по всем делящимся ядерным материалам ØОрганизация сети международных топливноэнергетических центров МЯТЭЦ по предоставлению комплекса услуг в области ТЦ. ØОсвоение и внедрение в АЭ реакторов для промышленного теплоснабжения, производства водорода, опреснения воды и др. целей ØРеализация оптимальной схемы рецикла в АЭ высокорадиотоксичных младших актинидов 20

Решение проблемы ресурсов крупномасштабной АЭ России путём перевода её на уран-238 U-238 - 86, 7% Coal - 8, 7% Gas - 3, 4% Oil - 0, 8% U-235 - 0, 4% (Источник данных: по доказанным ресурсам органического топлива – Бритиш Петролеум "Статистический обзор мировой энергетики 2005": нефть – 9, 9 млрд. т, газ – 48 трлн. м 3, уголь – 157 млрд. т; по доказанным ресурсам природного урана 615 тыс. тонн – данные Федерального Агентства РФ по недропользованию – Роснедра) 21

Состояние разработок в области инновационных ядерных технологий в России По реакторным технологиям: Ø 27 лет успешно эксплуатируется опытно-промышленный быстрый реактор, охлаждаемый натрием, БН-600 ØСтроится БН-800 (2012) для демонстрации и дальнейшей отработки технологий замыкания топливного цикла ØНа разных стадиях НИОКР находятся проработки быстрых реакторов с тяжелыми металлами (СВБР, БРЕСТ) и высокотемпературных газовых реакторов (ГТ-МГР). По технологиям замкнутого топливного цикла: ØНа промышленном уровне продемонстрирована технология водной переработки ОЯТ тепловых реакторов, (РТ-1) ØПродемонстрированы технологии изготовления МОКСтоплива для БН ØВедутся НИОКР по нитридному топливу, сухим методам переработки; технологиям трансмутации МА и U-Th цикла. 22

Принципиальная схема инновационной АЭ 23

24

Задачи развития АЭ в России в среднесрочной перспективе определены в рамках проекта Федеральной целевой программы «Ядерные энерготехнологии нового поколения» 25

Возможные варианты обращения с ОЯТ тепловых реакторов в период до 2030 г. 1. Временное хранение ОЯТ с откладыванием решения по ОЯТ на дальнесрочную перспективу 2. Коммерческая переработка ОЯТ с остекловыванием продуктов деления и МА, хранение выделяемого плутония 3. То же, что и 2, только выделяемый плутоний не хранится, а однократно используется в виде МОКС топлива в тепловых реакторах. 4. То же, что и 2, только выделяемый плутоний не хранится, а однократно рециклируется в виде МОКС топлива в БН-х первого поколения Выбор варианта в стране зависит от имеющихся технологий и учета критериев экономики, экологии, нераспространения, и устойчивого развития: 26

В среднесрочной перспективе вариант № 4 может быть реализован только в России. Для его реализации необходимо: 1. Проектирование и сооружение завода по для переработки ОЯТ действующих и вновь вводимых ВВЭР (порядка 1000 т в год ); 2. Проектирование и строительство малой серии БН для утилизации всего плутония, выделяемого при переработке ОЯТ ВВЭР (суммарная установленная мощность порядка 5 ГВт(э)). 3. Проектирование и сооружение цеха по изготовлению МОКС топлива для малой серии БН (производительность порядка 100 т в год) 27

Ожидаемые результаты и преимущества реализации варианта № 4: Ø Существенно (более чем в 10 раз) сокращаются объемы накапливаемых ОЯТ Ø Демонстрируется возможный путь технологического решения проблемы ОЯТ Ø Россия сохраняет лидирующие позиции в области БР - ключевой технологии крупномасштабной АЭ ØСоздаётся возможность обеспечения расширенного экспорта тепловых реакторов с предоставлением для них полного цикла услуг по топливу 28

МЯТЭЦ с быстрыми реакторами как ключевой элемент глобальной инфраструктуры АЭ (Международный Ядерный Топливно-Энергетический Центр) 29

Выводы: 1. АЭ сегодня вносит заметный вклад в решение проблемы глобальной энергобезопасности, но её масштабное развитие возможно только с освоением технологий замкнутого топливного цикла (ЗТЦ) с быстрыми реакторами (БР) 2. Для обеспечения крупномасштабного развития АЭ в России планируется проведение в среднесрочной перспективе значительного объёма НИОКР и демонстраций в области технологий БР и ЗТЦ. 3. Создание глобальной инфраструктуры атомной энергетики на базе МЯТЭЦ с быстрыми реакторами невозможно без широкого международного сотрудничества в т. ч. в рамках существующих международных проектов ИНПРО и Генерация 4. 30