Русский Атомная энергетика в России и мире Специально

Русский Атомная энергетика в России и мире Специально для клубов читателей «Спутника и Погрома» Александр Лапкис 07 февраля 2015 г.

Потребляем, господа • Аксиома. Уровень жизни = уровню энергопотребления (1) – не все так однозначно. Когда ты уже богат, можешь позволить энергосбережение

Атомная энергетика. Ожидания

Атомная энергетика. Ожидания

Атомная энергетика. Реальность

Атомная энергетика. Реальность

Что имеем • В мире: более 3500 ГВт ТЭС - более 2000 ГВт ГЭС – около 1000 ГВт АЭС - 375 ГВт • В России: всего 223 ГВт ТЭС – 163 ГВт ГЭС - 45 ГВт АЭС - 25 ГВт

Что имеем

Единая и изолированные энергосистемы

Единая и изолированные энергосистемы

Сведения по ОЭС Юга • Энергетический комплекс образует 131 электростанция, суммарной установленной мощностью 19, 3 тыс. МВт (по данным на 01. 2014), 1673 электрических подстанций 110 -500 к. В и 1464 линий электропередачи 110 -800 к. В общей протяженностью более 54 тысяч км.

Как потребляем? • • • Потребляем много Потребляем неравномерно Дневной пик, ночной провал А еще и по неделям и сезонам В общем, мощностью постоянно надо маневрировать

Чем генерируем? • Вот так было бы идеально По факту • • АЭС мало (но не на Северо-Западе России и не во Франции) А там, где много, их заставляют маневрировать мощностью ТЭЦ работают по графику потребления тепла энергетических ГТУ крайне мало ГАЭС совсем почти нет Маневренный парк – только ГЭС и устаревший фонд Картинка из старой книги: сейчас в базе много новых парогазовых блоков

Как связаны? • Энергию запасти нельзя! (1) • Потребитель и генератор на одном проводе • Включил свет в Таганроге – отработал гидрогенератор на Волге • Если потребляем больше, чем генерируем – частота тока падает. И наоборот. 50 Гц – строго! Плюс-минус 0, 2 Гц, вот настолько строго • За частотой в сети следит автоматика • С 2015 года колебания частоты в сетях заставят отрабатывать и АЭС. Ничего страшного, справимся ЕЭС России включает в себя 69 энергосистем на территории 79 субъектов РФ, а также работает параллельно с ОЭС Украины, ОЭС Казахстана, ОЭС Белоруссии, энергосистемами Эстонии, Латвии, Литвы, Грузии и Азербайджана, а также с NORDEL. (1) – но не все так однозначно. см. ГАЭС

Как связаны? Тут такая АЭС генерирует Тут такие трансформаторные УУУУУУ Тут мы такие потребляем

Страничка истории Трехфазные сети, асинхронные двигатели, первые высоковольтные ЛЭП: 1887 -1891 годы, Михаил Осипович Доливо-Добровольский инженер и директор фирмы AEG, Германия • Родился в Гатчине в 1861 г. • В 1881 году был исключен за антиправительственные настроения из Рижского политехнического института • Продолжил образование в Дармштадтском высшем техническом училище • Работал в нем же ассистентом в лаборатории электротехники • с 1887 до смерти в 1919 г. работал в AEG

Резюме • Всем видам генерации есть место в энергосистеме • Ни один вид генерации не решит проблему энергоснабжения до конца • Утверждающий обратное – шарлатан от энергетики • Нет, возобновляемая энергетика еще только на взлете

АЭС в энергосистемах • • • Итак, крупные блоки АЭС (РБМК-1000 (1), РБМК-1500, ВВЭР 1000, ВВЭР-1200, БН-800, PWR и BWR мощностью 1000 -1200 МВт) могут быть "переварены" только крупной энергосистемой. Для полуизолированных фрагментов системы, которые соединены с основной только ЛЭП ограниченной пропускной способности, могут пригодиться реакторные установки средней мощности ВВЭР-440, ВВЭР-640, СВБР-100 и др. проекты, ПАЭС с реакторами КЛТ-60. Для изолированных систем (напр. , Чукотка) могут быть применены только энергоблоки малой мощности, что и было реализовано в Билибинской станции (реакторы ЭГП-6) (1) Число в обозначении реактора – это мощность энергоблока в МВт

РБМК, ЭГП • • Такой реактор – просто кладка из графитового кирпича, в котором установлен технологический канал с топливной сборкой. Вода кипит в канале, пар подается на турбину

ВВЭР (PWR)

ВВЭР (PWR) • Этот реактор – сосуд под давлением (до 160 атм. ) при температуре свыше 300 С • Самая длинноцикловая деталь АЭС: производство около полугода • Специальная сталь, слабо портящаяся от ионизирующих излучений • Раз в год перезагружают топливо • Примерно аналогичен по устройству иностранным PWR

ВВЭР (PWR)

БН

БН Активная зона окружена зоной воспроизводства, где идет цепочка реакций U-238 => Pu-239

Ядерное топливо Сборки топлива ВВЭР и БН Бывает и такое. UO 2 в оболочке из Si. C в графитовой матрице

BWR • • • Boiling water reactor Сочетает плюсы наличия стального корпуса под давлением и простоту одноконтурной установки Минусы, присущие одноконтурной установке, также в полном объеме присутствуют

Высокотемпературные • Термодинамика говорит, что преобразование энергии в тепловых двигателях идет эффективнее при более высоких температурах рабочих тел. • Химия говорит, что выработка водорода при температурах ниже определенных вообще невозможна. Таким образом, рост температуры теплоносителя – это магистральный путь развития реакторов. Без этого, к примеру, никакой чаемой водородной энергетики не будет. • Для радикального повышения температуры теплоносителя признаны наиболее перспективными, кроме жидкометаллических, реакторы на расплавах солей, высокотемпературные газоохлаждаемые реакторы.

Высокотемпературные (HTGR) • • • Предполагается температура теплоносителя (гелий) до 850 -950 С Топливо в оболочках из карбида кремния это выдержит (проверено в 2000 -х в Японии) В России ОКБМ (Нижний Новгород) плотно разрабатывало международный проект такого реактора ГТ-МГР 300 МВт (приостановлен)

HTGR для водородной энергетики

Тяжеловодные CANDU • Самобытная канадская реакторная технология • Широко применяется как в Канаде, так и на экспорт (Латинская Америка, Китай) • Канальный реактор, двухконтурная установка • Использование топлива из природного (необогащенного) урана

Турбоустановки Все любят эту картинку. На ней типичный представитель PWR с вертикальным парогенератором (у наших ВВЭР самобытные горизонтальные) греет воду Синий второй контур – турбоустановка на пароводяном рабочем теле

Турбоустановки ЛМЗ. Новая Турбоатом (Харьков) и ЛМЗ (Петербург). ХТГЗ. Поработала

Турбоустановки • • Оригинальный проект газотурбинной установки на гелии для вышеупомянутого проекта ГТ-МГР Обещают КПД установки 48 -49% (у лучших паротурбинных установок АЭС до 35%)

Мировой рынок. Страны с высокой долей АЭС в генерации • На наших АЭС установлены реакторы ВВЭР-440, ВВЭР-1000, ВВЭР-1200, РБМК-1000, ЭГП-6. Всего в РФ 10 станций, 33 реактора. • На Украине 4 станции, 15 реакторов. • В мире всего работает более 400 энергетических реакторов. Страны с наиболее высокой доле АЭС в энерговыработке – это Франция (свыше 70%), Украина, Чехия, Словакия, Словения, Швеция, Швейцария, Бельгия, Япония, Южная Корея, Венгрия, Германия. • Доля атомной энергетики в ведущих «реакторостроящих» странах – США, Россия, Великобритания, Канада – как ни странно, невелика, 15 -20%.

Мировой рынок. Ведущие державы – строители АЭС • Рынок строительства АЭС достаточно бодрый и конкурентный, и крайне политизированный. • АЭС собственного проекта, идущего на экспорт – это престиж, экономические связи на десятки лет вперед (как правило, кто АЭС строит, тот и топливо поставляет, и ОЯТ вывозит). • Только очень ограниченный клуб стран имеет самобытные школы разработки энергетических реакторов. Кроме России, это в первую очередь США, Франция, Великобритания, Германия (отказ от развития атомной энергетики, но школа есть), Канада, Япония, и теперь Китай

Мировой рынок. География ВВЭР • Установки типа ВВЭР неплохо проработаны и активно идут на экспорт. • География достаточно широка: Финляндия (действующая Ловииса и законтрактованная Ханхикиви), Венгрия (Пакш), Болгария (Козлодуй), Словакия (Богунице, строящаяся Моховце), Китай (Тяньвань). • Строятся станции в Иране (Бушер), в Индии (Кудамкулан), заключены контракты с Вьетнамом (Ниньтхуан), с Турцией (Аккую), • Приостановлен тендер по достройке АЭС Темелин в Чехии. Заявка от России была подана Проводятся работы по лицензированию установок ВВЭР в Великобритании.

Мировой рынок. Китай • • • 8 действующих АЭС, 21 энергоблок 28 энергоблоков на стадии строительства план 2% (17 ГВт уст. ) => 6% (81 ГВт уст. ) участие в ИТЭР собственный реактор CPR-1000 (интеллект. собственность Areva) также строятся АЭС с АР-1000 (Вестингауз), ВВЭР-1000 и ВВЭР-1200 (Россия) высокая степень локализации проектов скрупулезная приемка импортного оборудования строятся китайские реакторы ACP 1000 в Пакистане КОНКУРЕНТНАЯ ОПАСНОСТЬ: ВЫСОКАЯ

Мировой рынок. Китай

ВВЭР в Китай. Корпус

Мировой рынок. Чего ждать • – энергопотребление будет расти, особенно в растущих странах Азии; вероятно, что в России в связи с экономическим застоем роста энергопотребления не предвидится; • – доля АЭС в Европе расти не будет – особо некуда; в России будет, т. к. есть куда, есть уран, есть мощности по топливу, есть проработанные проекты, есть разведанные площадки строительства; • – будет понемногу расти доля нетрадиционных источников, как в общей энергетике (солнце, ветер), так и в атомной (реакторы на быстрых нейтронах). В быстрой энергетике взгляды мира устремлены на Россию с линейкой реакторов БН, первый из которых успешно отработал в Актау-Шевченко-Актау, второй работает на Белоярской АЭС, а третий строится там же. • – на рынке строительства АЭС Россия влезает в развитые европейские страны, Китай составляет конкуренцию России, США и Франции в развивающихся азиатских.

Злободневное. Крым • Проблемы с энергоснабжением • Останки Крымской АЭС • Возобновляемая энергетика Крыма

Крым. Проблемы энергоснабжения • До 75% электроэнергии на полуостров поступало от Запорожской АЭС, а четыре крымские ТЭЦ работали по тепловому графику • Существование в условиях политической нестабильности и перебоев в поставках энергии от украинских АЭС • Необходимы ЛЭП Керчь-Севастополь и энергомост • Развернуто большое количество мобильных ГТУ • По оценкам лета 2014 г. , полное отсоединение Крыма от энергосистемы Украины обойдется в 130 млрд рублей

Крым. Мертвая АЭС • • Строительство Крымской АЭС было остановлено в 1987 году Готовность первого энергоблока (ВВЭР-1000) составляла 80%

Крым. Мертвая АЭС • • • На строительство АЭС было затрачено 500 млн советских рублей в ценах 1984 года Здания и сооружения недостроенной АЭС использовали для дискотек и бэйсджампинга Реактор был распилен на металлолом в 2005 году

Крым. Экологичная энергетика • • Около 400 МВт солнечных электростанций установлено в Крыму Построены в основном в 2011 -2013 годах компанией Activ Solar Украина давала самые большие субсидии на «зеленую» электроэнергию в Европе. Имидж? Распил? Попытка прорыва? 1 апреля Activ Solar прекратила работу всех своих СЭС на территории Крыма. Выгодность СЭС и ВЭС в новых условиях под вопросом