Недавно в Московском физико-техническом институте состоялась российская презентация проекта ИТЭР, в рамках которого планируется создать термоядерный реактор, работающий по принципу токамака. Группа ученых из России рассказала о международном проекте и об участии российских физиков в создании этого объекта. «Лента.ру» посетила презентацию ИТЭР и поговорила с одним из участников проекта.
ИТЭР (ITER, International Thermonuclear Experimental Reactor — Международный термоядерный экспериментальный реактор) — проект термоядерного реактора, позволяющий продемонстрировать и исследовать термоядерные технологии для их дальнейшего использования в мирных и коммерческих целях. Создатели проекта считают, что управляемый термоядерный синтез может стать энергетикой будущего и служить альтернативой современным газу, нефти и углю. Исследователи отмечают безопасность, экологичность и доступность технологии ИТЭР по сравнению с обычной энергетикой. По сложности проект сравним с Большим адронным коллайдером; установка реактора включает в себя более десяти миллионов конструктивных элементов.
Фото: LESENECHAL/ PPV-AIX.COM
Об ИТЭР
Для тороидальных магнитов токамака необходимо 80 тысяч километров сверхпроводящих нитей; общий их вес достигает 400 тонн. Сам реактор будет весить около 23 тысяч тонн. Для сравнения — вес Эйфелевой башни в Париже равен всего 7,3 тысячи тонн. Объем плазмы в токамаке будет достигать 840 кубических метров, тогда как, например, в крупнейшем действующем в Великобритании реакторе такого типа — JET — объем равен всего ста кубическим метрам.
Высота токамака будет равна 73 метрам, из которых 60 метров будут находиться над землей и 13 метров — под ней. Для сравнения, высота Спасской башни Московского Кремля равна 71 метру. Основная платформа реактора будет занимать площадь, равную 42 гектарам, что сопоставимо с площадью 60 футбольных полей. Температура в плазме токамака будет достигать 150 миллионов градусов Цельсия, что в десять раз выше температуры в центре Солнца.
В строительстве ИТЭР во второй половине 2010 годов планируется задействовать одновременно до пяти тысяч человек — в их число войдут как рабочие и инженеры, так и административный персонал. Многие компоненты ИТЭР будут доставляться от порта у Средиземного моря по специально сооруженной дороге длиной около 104 километров. В частности, по ней будет доставлен самый тяжелый фрагмент установки, масса которого составит более 900 тонн, а длина — около десяти метров. Более 2,5 миллионов кубометров земли вывезут с места строительства установки ИТЭР.
Общие затраты на проектные и строительные работы оцениваются в 13 миллиардов евро. Эти средства выделяются семью основными участниками проекта, представляющими интересы 35 стран. Для сравнения, совокупные расходы на строительство и обслуживание Большого адронного коллайдера почти в два раза меньше, а строительство и поддержание работоспособности Международной космической станции обходится почти в полтора раза дороже.
Токамак
Сегодня в мире существуют два перспективных проекта термоядерных реакторов: токамак (то роидальная ка мера с ма гнитными к атушками) и стелларатор. В обеих установках плазма удерживается магнитным полем, однако в токамаке она имеет форму тороидального шнура, по которому пропускается электрический ток, тогда как в стеллараторе магнитное поле наводится внешними катушками. В термоядерных реакторах происходят реакции синтеза тяжелых элементов из легких (гелия из изотопов водорода — дейтерия и трития), в отличие от обычных реакторов, где инициируются процессы распада тяжелых ядер на более легкие.
Фото: НИЦ «Курчатовский институт»/ nrcki.ru
Электрический ток в токамаке используется также и для начального разогрева плазмы до температуры около 30 миллионов градусов Цельсия; дальнейший разогрев производится специальными устройствами.
Теоретическая схема токамака была предложена в 1951 советскими физиками Андреем Сахаровым и Игорем Таммом , и в 1954 году в СССР была построена первая установка. Однако, ученым не удавалось продолжительное время поддерживать плазму в стационарном режиме, и к середине 1960 годов в мире сложилось убеждение, что управляемый термоядерный синтез на основе токамака невозможен.
Но уже через три года на установке Т-3 в Институте атомной энерги и имени Курчатова под руководством Льва Арцимовича удалось нагреть плазму до температуры более пяти миллионов градусов Цельсия и ненадолго удержать ее; ученые из Великобритании, присутствовавшие на эксперименте, на своем оборудовании зафиксировали температуру около десяти миллионов градусов. После этого в мире начался настоящий бум токамаков, так что в мире было построено около 300 установок, самые крупные их которых находятся в Европе, Японии, США и России.
Изображение: Rfassbind/ wikipedia.org
Управление ИТЭР
В 1985 году Евгений Велихов предложил Михаилу Горбачеву объединить усилия США и СССР в области термоядерной энергетики и начать работу над созданием международного термоядерного реактора на основе токамака. В 1988 начались первые проектные работы, и уже в 1992 году было подписано международное соглашение о разработке технического проекта реактора ИТЭР. Полная стоимость на этапе разработки проекта составила около двух миллиардов долларов. Участие России и США в финансировании этого этапа составило примерно по 17 процентов; остальная часть была поделена примерно поровну между ЕС и Японией.
Сейчас основными учредителями ИТЭР являются Евросоюз, Индия, Китай, Южная Корея, Россия, США и Япония. В проекте прямо или косвенно заняты около 35 стран, составляющие более половины населения земного шара. По квоте России с 1994 года в проекте ИТЭР участвует и Казахстан. Ученые планируют уже в 2020 году начать эксперименты на ИТЭР. Однако, начало работ часто откладывается; к настоящему времени запаздывание оценивается в два-три года.
Где и что находится
Изображение: wikimedia.org
В самом начале проекта между Японией и Францией шла борьба за возможность размещения установок ИТЭР на своих территориях. В результате победила Франция: в 2005 году было принято решение о строительстве реактора на юге страны, в 60 километрах от Марселя в исследовательском центре Карадаш . Комплекс занимает общую площадь около 180 гектаров. На ней размещены установки реактора, системы энергообеспечения, газохранилище, водонасосная станция, градирня, административные и другие здания. В 2007 году началось строительство комплекса и закладка фундамента, а совсем недавно, 19 марта 2014 года, произведена заливка бетона для установки для получения трития.
Реактор и топливо
В основе работы реактора ИТЭР лежит термоядерная реакция слияния изотопов водорода дейтерия и трития с образованием гелия с энерги ей 3,5 мегаэлектронвольт и высокоэнергетического нейтрона (14,1 мегаэлектронвольт). Для этого дейтерий-тритиевая смесь должна быть нагрета до температуры более ста миллионов градусов Цельсия, что в пять раз больше температуры Солнца. При этом смесь превращается в плазму из положительно заряженных ядер водорода и электронов. В такой разогретой плазме энерги и дейтерия и трития достаточно, чтобы начались термоядерные реакции слияния с образованием гелия и нейтрона.
Изображение: Wykis/ wikipedia.org
На один акт реакции выделяется энерги я в 17,6 мегаэлектронвольт, которая включает в себя кинетическую энерги ю нейтрона и ядра гелия. Нейтрон из плазмы попадает в теплоноситель, которым окружена плазма, и его энерги я движения переходит в тепловую энерги ю. Энергия гелия используется для поддержания стационарного температурного режима в плазме.
Фото: O. Morand/ wikipedia.org
Дейтерий содержится в обычной воде; его ученые научились добывать сравнительно легко. В природном водороде содержится около 0,01 процента этого изотопа. С тритием сложнее — его почти нет на Земле. Однако, ученые планируют получать его в рамках проекта ИТЭР, используя реакции взаимодействия нейтрона с изотопами лития Li-6 и Li-7, который может быть введен в состав теплоносителя бланкета — оболочки, окружающей плазму. Продуктами такого взаимодействия являются гелий, тритий и нейтрон (в случае изотопа Li-7).
Суммируя, можно сказать, что топливом для реактора ИТЭР являются дейтерий и литий. При этом содержание дейтерия в воде океана практически не ограничены, а лития в земной коре почти в 200 раз больше, чем урана; при использовании дейтерия, содержащегося в бутылке воды, выделится столько же энерги и, сколько при сжигании бочки бензина: калорийность термоядерного топлива в миллион раз выше любого из современных неядерных источников энерги и.
Параметры реактора
Для энергетической выгоды реактор должен функционировать со значением параметра Q, большего пяти. Этот параметр показывает соотношение высвобождаемой в процессе реакции энерги и к энерги и, затраченной на создание и нагрев плазмы. Кроме того, необходим нагрев плазмы до температуры, большей ста миллионов градусов Цельсия, и такая нагретая плазма в реакторе должна быть устойчивой более одной секунды.
Так, на установке TFTR в Нью-Джерси в США была осуществлена термоядерная реакция с мощностью около десяти мегаватт с импульсом длительностью 0,3 секунды. На установке JET в Великобритании была получена мощность 17 мегаватт с Q=0,6.
Изображение: ИТЭР
В реакторе размерами 40 на 40 метров: 1 — центральный соленоид, 2 — катушки полоидального магнитного поля, 3 — катушка тороидального магнитного поля, 4 — вакуумная камера, 5 — криостат, 6 — дивертор.
В ИТЭР в первой фазе эксперимента планируется удержать плазму до тысячи секунд с Q более десяти при температуре около 150 миллионов градусов и выделяемой мощностью в 500 мегаватт. Во второй фазе ученые хотят перейти к непрерывному режиму работы токамака, и, в случае успеха, к первой коммерческой версии токамака DEMO . DEMO будет устроен существенно проще и не будет носить исследовательской нагрузки, а для его работы не потребуется значительного числа датчиков, так как необходимые параметры работы реактора будут отработаны уже на экспериментальном реакторе ИТЭР.
Участие России
Участие Россия в проекте ИТЭР в настоящее время составляет около десяти процентов. Это позволяет стране получать доступ ко всем технологиям проекта. Основной задачей, которая стоит перед Россией в рамках проекта, является производство сверхпроводящих магнитов, а также разнообразных диагностических датчиков и анализаторов структуры плазмы.
«Лента.ру» побеседовала с российским участником проекта ИТЭР Владимиром Аносовым, начальником группы в отделе экспериментальной физики токамаков ГНЦ РФ ТРИНИТИ .
На чем основана уверенность в том, что ИТЭР заработает через 5-10 лет? На каких практических и теор етических разработках?
С российской стороны заявленный график работ мы выполняем и не собираемся нарушать. К сожалению, мы видим некоторое запаздывание работ, выполняемых другими, в основном Европой; частично есть запаздывание у Америки и наблюдается тенденция к тому, что проект будет несколько задержан. Задержан, но не остановлен. Есть уверенность в том, что он заработает. Концепт самого проекта полностью теор етически и практически просчитан и надежен, поэтому я думаю, что он заработает. Даст ли он в полной мере заявленные результаты — поживем-увидим.
Проект скорее носит исследовательский характер?
Конечно. Заявленный результат не есть полученный результат. Если он будет получен в полной мере, я буду предельно счастлив.
Какие новые технологии появились, появляются или будут появляться в проекте ИТЭР?
Проект ИТЭР является не просто сверхсложным, но еще и сверхнапряженным проектом. Напряженным в плане энергонагрузки, условий эксплуатации определенных элементов, в том числе наших систем. Поэтому новые технологии просто обязаны рождаться в этом проекте.
А есть пример?
Космос. Например, наши алмазные детект оры. Мы обсуждали возможность применения наших алмазных детект оров на космических грузовиках, которые представляют собой ядерные машины, перевозящие некоторые объекты типа спутников или станций с орбиты на орбиту. Есть такой проект космического грузовика. Так как это аппарат с ядерным реактором на борту, то сложные условия эксплуатации требуют анализа и контроля, так что наши детект оры вполне могли бы это сделать. На данный момент тема создания такой диагностики пока не финансируется. Если она будет создана, то может быть применена и тогда в нее не нужно будет вкладывать деньги на фазе разработки, а только на фазе освоения и внедрения.
Какова доля современных российских разработок нулевых и девяностых годов в сравнении с советскими и западными разработками?
Доля российского научного вклада в ИТЭР на фоне общемирового очень велика. Я не знаю ее точно, но она очень весома. Она явно не меньше российского процента финансового участия в проекте, потому что во многих других командах есть большое количество русских, которые уехали за границу работать в другие институты. В Японии и Америке, везде, мы с ними очень хорошо контактируем и работаем, кто-то из них представляет Европу, кто-то — Америку. Кроме того, там есть и свои научные школы. Поэтому, насчет того, сильнее мы или больше развиваем то, что делали раньше... Один из великих сказал, что «мы стоим на плечах титанов», поэтому та база, которая была наработана в советские времена, она неоспоримо велика и без нее мы ничего бы не смогли. Но и в данный момент мы не стоим на месте, мы движемся.
А чем занимается именно ваша группа в ИТЭР?
У меня сектор в отделе. Отдел занимается разработкой нескольких диагностик, наш сектор занимается конкретно разработкой вертикальной нейтронной камеры, нейтронной диагностики ИТЭР и решает большой круг задач от проектирования до изготовления, а также проводит сопутствующие научно-исследовательские работы, связанные с разработкой, в частности, алмазных детект оров. Алмазный детект ор — уникальный прибор, первоначально созданный именно в нашей лаборатории. Ранее использовавшийся на многих термоядерных установках, сейчас он применяется достаточно широко многими лабораториями от Америки до Японии; они, скажем так, пошли за нами следом, но мы продолжаем оставаться на высоте. Сейчас мы делаем алмазные детект оры и собираемся выйти на уровень их промышленного производства (мелкосерийного производства).
В каких отраслях промышленности могут использоваться эти детект оры?
В данном случае это термоядерные исследования, в дальнейшем мы предполагаем, что они будут востребованы в ядерной энергетике.
Что именно делают детект оры, что они измеряют?
Нейтроны. Более ценного продукта, чем нейтрон, не существует. Мы с вами также состоим из нейтронов.
Какие характеристики нейтронов они измеряют?
Спектральные. Во-первых, непосредственная задача, которая решается в ИТЭРе, это измерение энергетических спектров нейтронов. Кроме того, они мониторят количество и энерги ю нейтронов. Вторая, дополнительная задача, касается ядерной энергетики: у нас есть параллельные разработки, которые могут измерять и тепловые нейтроны, являющиеся основой ядерных реакторов. У нас эта задача второстепенная, но она также отрабатывается, то есть мы можем работать здесь и в тоже время делать наработки, которые могут быть вполне успешно применены в ядерной энергетике.
Какими методами Вы пользуетесь в своих исследованиях: теор етическими, практическими, компьютерным моделированием?
Всеми: от сложной математики (методов математической физики) и математического моделирования до экспериментов. Все самые разные типы расчетов, которые мы проводим, подтверждаются и проверяются экспериментами, потому что у нас непосредственно экспериментальная лаборатория с несколькими работающими нейтронными генераторами, на которых мы проводим тестирование тех систем, которые сами же и разрабатываем.
У Вас в лаборатории есть действующий реактор?
Не реактор, а нейтронный генератор. Нейтронный генератор, по сути, это минимодель тех термоядерных реакций, о которых идет речь. В нем идет все то же самое, только там процесс несколько иной. Он работает по принципу ускорителя — это пучок определенных ионов, ударяющий по мишени. То есть в случае плазмы мы имеем горячий объект, в котором каждый атом имеет большую энерги ю, а в нашем случае специально ускоренный ион ударяется по мишени, насыщенной подобными же ионами. Соответственно, происходит реакция. Скажем так, это один из способов, которым вы можете делать ту же самую термоядерную реакцию; единственное только, что доказано, что данный способ не обладает высоким КПД, то есть вы не получите положительный энерговыход, но саму реакцию вы получаете — мы непосредственно наблюдаем данную реакцию и частицы и все, что в ней идет.
Как только ученым удалось осуществить реакцию по расщеплению атомного ядра, сразу встал вопрос о перспективах практического применения этого выдающегося открытия. Учитывая политическую ситуацию, складывающуюся в мире, естественно, что первым применением для нового открытия стало использование его для создания оружия невиданной ранее мощности – атомной бомбы. Но, параллельно с использованием реакции расщепления атомного ядра для массового убийства, рядом ученых был поставлен вопрос и о «мирном атоме».
Лидерство по вопросам использования атомной энергии в мирных целях сразу же захватил Советский Союз. Уже в 1954 году в Обнинске была построена первая промышленная АЭС. Ее мощность составляла 5 МВт. Однако и западные страны не остались в стороне от возможности приобщиться к использованию столь мощного источника энергии. Первой ввела в строй промышленный атомный реактор Великобритания – произошло это в 1956 году, а АЭС получила название Колдер Холл. Спустя год аналогичную электростанцию построили и в США в городке Шиппингпорт. Ее мощность составила 69 МВт и в то время это была самая мощная АЭС.
Естественно, что, как и любое другое произведение рук человека, развитие атомной энергетики не могло обойтись без аварий. Рассмотрим наиболее известные из них.
Три самые известные аварии на АЭС
Авария на АЭС Тримал-Айленд
Данное происшествие на сегодня является самой крупной катастрофой на атомных объектах в Соединенных Штатах. 28 марта 1979 года произошло расплавление более половины активной зоны второго реактора. Это привело к тому, что в атмосферу оказались выброшены радиоактивные осадки, а местная река подверглась загрязнению водой содержащей радиоактивные элементы. Из-за аварии было эвакуировано около 200 000 человек, проживавших в опасной зоне.
Авария на АЭС Фукусима-1
В результате мощнейшего землетрясения, случившегося 11 марта 2011 года, в Японии произошло отключение охладительной системы реактора в первом блоке атомной электростанции Фукусима-1. Это привело к расплаву топлива и взрыву. Результатом стало появление десятикилометровой зоны отчуждения вокруг станции и пересмотр японским правительством энергетической политики
Авария на Чернобыльской АЭС
Самая крупная в настоящее время катастрофа на атомной станции случилась 26 апреля 1986 года на Чернобыльской АЭС. В результате разрушения части активной зоны реактора на энергоблоке №4 произошел выброс в воздух более 8 т радиоактивного топлива. Местность в радиусе тридцати километров оказалась заражена радиацией, а общая площадь зоны, испытавшей на себе последствия этой аварии, превысила 160 тысяч км2.
Из приведенного краткого списка катастроф видно, что атомные электростанции могут представлять серьезную опасность. Так почему же их не только продолжают использовать, но и происходит постоянный рост числа стран желающих построить на своей территории атомную электростанцию? Причин для этого несколько.
Основные достоинства атомной энергетики
Атомные электростанции являются экологически чистыми. Они не выбрасывают в атмосферу вредных веществ (если, конечно, работают в штатном режиме) как тепловые станции и не сжигают кислород. Для их возведения нет нужды затоплять огромную территорию, что является необходимым условием при постройке ГЭС. Правда, существуют две проблемы: АЭС отличаются большим уровнем теплового загрязнения и необходима утилизация отработанного топлива. И если первую проблему можно решить путем использования полученного тепла в хозяйстве, то вот переработка отслужившего свое топлива для реакторов по-прежнему остается сложной задачей.
Себестоимость атомной энергии относительно невелика и мало подвержена ценовым колебаниям. Если цены на углеводороды постоянно изменяются, то цена на топливо для АЭС более стабильна.
Топливо для АЭС имеет очень небольшой объем, особенно по сравнению с угольными электростанциями, что позволяет строить АЭС, не оглядываясь на фактор доступности сырья. Что еще более важно – разведанные запасы урановых руд еще очень далеки от полной выработки, в отличие от, например, запасов нефти и газа.
Мощнейшие атомные электростанции в мире
Сейчас в мире работают почти двести атомных электростанций. Их география достаточно обширна – АЭС имеются в 31 стране. Рассмотрим самые большие АЭС поподробнее. Вот пятерка атомных электростанций с наибольшей установленной мощностью.
Касивадзаки-Карива (Япония)
Данная электростанция имеет семь кипящих реакторов (из которых два улучшенных). Ее мощность равняется 7965 МВт. После аварии на АЭС Фукусима выведена из эксплуатации, но в 2012 году вновь вошла в строй.
Запорожская (Украина)
Эта электростанция самая крупная АЭС в Европе. Ее шесть реакторов могут вырабатывать мощность в 6000 МВт.
Ханул (Южная Корея)
Является одной из пары крупнейших АЭС в Южной Корее. Она имеет шесть действующих и два строящихся реактора. Мощность введенных в строй реакторов 5881 мегаватт.
Ханбит (Южная Корея)
Мощность шести реакторов водо-водяного типа электростанции Ханбит равняется 5875 МВт. До 2013 года эта станция называлась Йонван, но в связи с просьбами местных рыбаков получила новое имя, так как выловленная рыба у многих покупателей ассоциировалась с ядерной энергетикой.
Норд (Франция)
Эта электростанция находится в кантоне Гравлин. Является самой мощной АЭС во Франции, а ее мощность равняется 5460 МВт.
А что же Россия? Какое место атомная энергетика занимает в стране, являющейся ее родиной? Сейчас в России эксплуатируется 10 атомных электростанций, производящих 18 % всей электроэнергии вырабатываемой в стране. Удельный вес атомной энергии в общем энергобалансе не очень велик, что вполне объяснимо, если учесть богатые запасы углеводородов и огромный гидропотенциал страны.
Определить самую мощную АЭС в России довольно сложно – сразу четыре АЭС имеют по четыре реактора, каждый из которых имеет мощность в 1000 мегаватт. Это Балаковская, Ленинградская, Курская и Калининская АЭС. Поэтому для определения самой крупной АЭС в Российской Федерации необходимо прибегнуть к дополнительному показателю – выработанной электроэнергии за год. По этому показателю титул «самая крупная АЭС в России» принадлежит Балаковской АЭС – она вырабатывает более 30 млрд. кВт·ч в год. Эта же электростанция занимает и почетное десятое место в мировом рейтинге мощнейших АЭС.
В связи с все уменьшающимися запасами углеводородного сырья и дороговизной альтернативной энергии, атомная энергетика имеет все предпосылки для того, чтобы выйти на лидирующие позиции в вопросе обеспечения человечества электроэнергией. Если, конечно, в ближайшее время не удастся осуществить прорыв в области управляемых термоядерных реакций.
Атомная энергетика - одна из самых развивающихся областей промышленности, что продиктовано постоянным ростом потребляемой электроэнергии. Очень многие страны имеют свои источники выработки энергии при помощи «мирного атом».
Карта атомных электростанции России (РФ)
Россия входит в это число. История АЭС России начинается с далекого 1948 года, когда изобретатель советской атомной бомбы И.В. Курчатов инициировал проектирование первой атомной электростанции на территории тогда еще Советского Союза. Атомные станции России берут свое начало с постройки Обнинской АЭС, которая стала не только первой в России, но первой в мире атомной станцией.
Россия уникальная страна, которая обладает технологией полного цикла атомной энергетики, что подразумевает под собой все этапы, от добычи руды до конечного получения электроэнергии. При этом благодаря своим большим территориям, Россия обладает достаточным запасом урана, как в виде земных недр, так и в виде оружейного оснащения.
На настоящий момент ядерные электростанции в России включают в себя 10 действующих объектов, которые обеспечивают мощность в 27 ГВт (ГигаВатт), что составляет примерно 18% в энергетическом балансе стране. Современное развитие технологии позволяет сделать атомные электростанции России безопасными для окружающей среды объектами, несмотря на то, что использование атомной энергии является наиболее опасным производством с точки зрения промышленной безопасности.
Карта ядерных электростанции (АЭС) России включает в себя не только действующие станции, но также строящиеся, которых насчитывается порядка 10 штук. При этом к строящимся относятся не только полноценные атомные станции, но также перспективные разработки в виде создания плавучей атомной станции, которая отличается мобильностью.
Список атомных электростанций России имеет следующий вид:
Современное состояние атомной энергетики России позволяет говорить о наличии большого потенциала, который в обозримом будущем может реализоваться в создании и проектировании реакторов нового типа, позволяющих вырабатывать большие объемы энергии при меньших затратах.
Сейчас уже невозможно представить себе дальнейшее развитие человеческого общества без электричества. Все отрасли промышленности, коммуникации, транспорт, производство и эксплуатация бытовой техники построены на использовании электроэнергии. И с каждым днем его требуется все больше. Разрабатываются новые способы получения этого важного ресурса. Многие страны мира ведут поиск возобновляемых альтернативных источников энергии, которые способны полностью заменить традиционные и прекратить поступление в атмосферу углекислого газа, способствующего возникновению парникового эффекта. Атомная энергетика, которая основана на использовании управляемых реакций в ядерных реакторах, позволяет получить большое количество электроэнергии. мощная АЭС в мире вырабатывает больше электричества, чем все альтернативные источники вместе взятые.
Во всем мире в настоящее время действует 191 атомная электростанция, общей мощностью около 392 168 МВт. В современных АЭС используют различные типы реакторов. Например, самый мощный действующий энергоблок установлен на АЭС Сиво, функционирующей атомной электростанции на западе Франции. Её первый и второй блоки работают на водо-водяном ядерном реакторе PVR, мощность каждого из них - 1 561 МВт. Высота градирен - 180 м.
Несмотря на то, что отношение к атомным электростанциям во многих странах мира весьма неоднозначное, на сегодняшний день только они могут обеспечить необходимое количество электроэнергии. При соблюдении всех мер безопасности, грамотном проектировании и эксплуатации атомные электростанции могут работать без сбоев. Преимущества такого способа получения электроэнергии очевидны:
- экономическая выгода, основанная на низкой стоимости производства;
- отсутствие вредных выбросов;
- незначительная стоимость доставки топлива;
- возможность длительной работы в подконтрольном автономном режиме;
- небольшое количество обслуживающего персонала.
В Японии, префектуре Ниигата, в городе Касивадзаки построена атомная электростанция, состоящая из семи реакторов. Пять из них - кипящие ядерные реакторы BWR, а два улучшенных - ABWR. Их общая мощность - 8 212 МВт. Первый энергоблок начал выработку электричества в 1985 году.
Из-за землетрясения, произошедшего 16 июля 2007 года, имевшего по шкале Рихтера оценку 6,8 баллов, а также расположенном в 19 км от АЭС эпицентре, работа Касивадзаки-Карива была приостановлена. Во время землетрясения работали всего лишь четыре энергоблока, а в трех проводился плановый осмотр. В результате подвижки почвы под реакторами станция получила более 50 повреждений. На трансформаторе блока № 3 возник пожар. Владельцы АЭС утверждают, что он начался из-за прямого контакта медных проводов и «другого металла», вследствие чего вспыхнула искра, и произошло воспламенение масляных жидкостей. Во время сильных подземных толчков трансформаторная подстанция первого энергоблока была сдвинута, и большая часть проводов отсоединилась. На блоках №№ 1, 2, 4, 7 у трансформаторов были повреждены барьеры, которые предназначались для предотвращения утечки масла. Неповрежденными остались лишь трансформаторы пятого энергоблока.
Однако последствия утечки радиоактивной воды из резервуаров, где хранилось отработанное топливо, непосредственно под шестой реактор были самыми тяжелыми. Кроме того, осталось неизвестным количество жидкости, вытекшей в море. Вдобавок стихией были опрокинуты 438 емкостей с радиоактивными отходами. Из-за поврежденных в результате сильных толчков специальных фильтров, радиоактивная пыль попала за пределы АЭС. Японские эксперты указали на то, что трансформаторные здания и ряд других построек, в которых было установлено неядерное оборудование, имели незначительный запас сейсмопрочности. Поэтому всем еще повезло, что пожар возник лишь на одном трансформаторе.
Касивадзаки-Карива была остановлена для осмотра, восстановительного ремонта и проведения дополнительных антисейсмических действий. Ущерб от землетрясения был оценен в 12,5 млрд долларов США. Только убытки от простоя АЭС и ее ремонт составили 5,8 млрд долларов.
После проведения целого ряда восстановительных работ и необходимого ремонта в мае 2009 года был запущен в тестовом режиме седьмой (пострадавший меньше других) энергоблок. В августе того же года запустили шестой, а первый начал свою работу лишь 31 мая 2010 года. Второй, третий и четвертый энергоблоки так и не были запущены до произошедшей позднее катастрофы на Фукусиме-1. В связи с этим было принято решение остановить все действующие реакторы Касивадзаки-Карива.
Другие крупнейшие АЭС мира
Второе место по мощности занимает канадская АЭС Брюс - 6 232 МВт. Ее построили в 1987 году на берегу озера Гурон в провинции Онтарио. От других АЭС она отличается поистине огромной занимаемой площадью - более 932 гектаров. У нее восемь действующих реакторов.
Третьей в мире по количеству вырабатываемой электроэнергии считается Запорожская АЭС (Украина). Ее производительность 6 000 МВт. Находится она возле Каховского водохранилища, неподалеку от города Энергодар. На крупнейшей в Европе АЭС работает 11,5 тысяч обслуживающего персонала.
На четвертом месте в мире находится АЭС Хануль в Южной Корее. Ее мощность - 5 900 МВт. Но это пока. В дальнейшем ее мощность запланировано увеличить до 8 700 МВт.
Самой мощной атомной электростанцией в считают Балаковскую АЭС. Она находится в Саратовской области, в 8 км от города Балаково. Ее мощность - более 3 000 МВт, что примерно равняется пятой части всей энергии, которую вырабатывают все АЭС в стране. Станцию обслуживают 3 770 человек. Стабильное водоснабжение, необходимое для безаварийной работы водо-водяных энергетических реакторов, обеспечено замкнутой схемой, которая образована за счет возведения дамб на части Саратовского водохранилища. Расположение АЭС было выбрано с учетом санитарных зон, не требующих сноса расположенных поблизости населенных пунктов.
Со второй половины XX века атомные электростанции вырабатывают огромное количество дешевой электроэнергии, с помощью которой происходит улучшение технологий и качества жизни для большинства людей на нашей планете. Теперь стало ясно, чтосамая мощная АЭС в миредолжна быть и самой надежной, сейсмоустойчивой и безопасной.
В опасности может оказаться буквально вся планета. Но и отвернуться от атомной энергии мир сможет ещё не скоро. Стоимость ее производства меньше, вредные выбросы отсутствуют, доставка топлива к станции стоит копейки — все плюсы налицо. Осталось разобраться с безопасностью при проектировании и строительстве – и у «мирного атома» не останется врагов! Итак, какие же АЭС самые мощные и где они расположены?
1 АЭС Касивадзаки-Карива (Япония) — 8212 МВт
В 2010 году японская АЭС вышла на установленную мощность в 8212 МВт. Это — самая мощная атомная электростанция в мире. И даже после землетрясения в 2007 году, когда на станции возникли внештатные ситуации, после всех восстановительных работ (мощность пришлось понизить), этот энергетический гигант остался на первом месте в мире (на сегодня это 7965 МВт). После инцидента на Фукусиме станция была остановлена для проверки всех систем и после этого вновь запущена.
2 АЭС Брюс (Канада) — 6232 МВт
Крупнейшая атомная электростанция самой Канады и всего Североамериканского континента – это АЭС «Брюс». Она была построена в 1987 году на берегу живописного озера Гурон (провинция Онтарио). По площади станция огромна и занимает более чем 932 гектара земли. Её 8 ядерных реакторов дают общую мощность в 6232 МВт и выводят Канаду на второе место нашего списка. Стоит отметить, что до начала 2000-х годов второй в мире считалась украинская Запорожская АЭС. Но канадцы обошли Украину, сумев «разогнать» свои реакторы до столь высоких показателей.
3 Запорожская АЭС (Украина) — 6000 МВт
Третья в мире и первая в Европе по мощности – это Запорожская АЭС. В полную силу станция заработала в 1993 году, став самой мощной во всём бывшем СССР. Общая мощность предприятия – 6000 МВт. Расположена она на берегу Каховского водохранилища рядом с городом Энергодар Запорожской области. На АЭС работает 11,5 тыс. человек. В своё время с началом строительства этой станции весь регион получил мощный экономический толчок, благодаря чему вырос и в социальном, и в производственном плане.
4 АЭС Хануль (Южная Корея) — 5900 МВт
Эта станция расположена вблизи города Ульджин в Южной Корее и располагает мощностью в 5900 МВт. Стоит сказать, что у корейцев имеется ещё одна идентичная по мощности АЭС – Ханбит, но Хануль планируется «разогнать» до рекордных 8700 МВт. В ближайшие 5 лет корейские инженеры обещают закончить работы, и тогда, возможно в нашем списке будет новый чемпион. Увидим.
Самая мощная станция во Франции – это «Гравелин». Ее полная мощность достигает 5460 МВт. АЭС была построена на берегу Северного моря, воды которого участвуют в процессе охлаждения всех 6-ти её реакторов. Франция как ни одна страна в Европе развивает собственные технологии и разработки в ядерной сфере и имеет на своей территории самые крупные и мощные АЭС, а это более 50-ти ядерных реакторов.
6 АЭС Палюэль (Франция) — 5320 МВт
Общая мощность этой «француженки» составляет 5320 МВт. Она так же расположена на побережье, но имеет одну интересную особенность: в непосредственной близости от АЭС располагается коммуна «Палюэль» (в честь которой, собственно, и названа станция), так вот, почти все из 1200 сотрудников станции являются жителями этой самой коммуны. Поистине «советский» подход к проблеме занятости населения!
7 АЭС Охи (Япония) — 4494 МВт
И вновь Япония. Четыре ядерных реактора этой станции выдают 4494 МВт. Станция считается одной (если не самой) надёжной и не имеет в своём «послужном списке» ни одного ЧП или инцидента, связанного с безопасностью. Этот вопрос в Японии более чем актуален после событий на Фукусиме. Скажем только, что после остановки работы всех японских АЭС для проверки технического состояния после землетрясения именно станция Охи вернулась к работе первой.
8 АЭС Palo Verde (США) — 4174 МВт
Самая мощная АЭС США располагается в нашем списке лишь на восьмой позиции. Три реактора этой станции выдают мощность в 4174 МВт. На сегодня не самый высокий показатель, но эта АЭС по-своему уникальна. Дело в том, что «Уинтерсберг» — единственная атомная электростанция в мире, которая не расположена на берегу большого водоёма. Техническая «изюминка» этой АЭС такова, что для охлаждения реакторов используются сточные воды ближайших населённых пунктов (города Пало-Верде, к примеру). Стоит только удивляться решимости американских инженеров, которые вразрез с традициями безопасности решили пойти на столь смелый шаг при проектировании данной АЭС.
9 Балаковская АЭС (Россия) — 4000 МВТ
Самая мощная АЭС в России была введена в эксплуатацию в 1985 году. На сегодня её полная мощность составляет 4000 МВТ. Расположена АЭС на берегу Саратовского водохранилища и обеспечивает пятую часть выработки энергии всеми АЭС в России. Коллектив станции составляет 3770 человек. Балаковская АЭС является «первопроходцем» всех исследований ядерного топлива в России. В целом можно сказать, что все новейшие разработки внедрялись в эксплуатацию именно на этой АЭС. И лишь пройдя практические испытания здесь, после получали разрешение на использование на других АЭС России и других стран.
10 АЭС Хамаока (Япония) — 3617 МВт
Последняя в нашем списке станция расположена на острове Хонсю в Японии. Мощность данной АЭС составляет 3617 МВт. На сегодняшний день в эксплуатации 3 реактора из 5. Оставшиеся 2 остановлены в связи с техническими работами по повышению безопасности и защиты от природных катаклизмов. И вновь после Фукусимы японцы демонстрируют высокий профессионализм и организованность, по отношению не только к себе, но и ко всему миру.
