2.9. Ядерная (Атомная) энергетика

Базируется на использовании радиоактивного урана.

Уран как энергетический ресурс представлен оксидом урана U3O8. Природный уран состоит из изотопов 238U (распространенность 99,284%), 235U (распространенность 0,711%), 234U (распространенность 0,005%).

Ядерная энергетика – отрасль  энергетики, использующая  ядерную энергию для электрификации и теплофикации; область науки и техники, разрабатывающая методы и средства преобразования ядерной энергии в электрическую. Основой ядерной энергетики являются ядерные (атомные)  электростанции (АЭС).

Действующие АЭС имеются в 13 промышленно развитых стран и 12 стран с переходной экономикой и в развивающихся странах: Южная Корея, о.Тайвань, Мексика, Бразилия.

Первая в мире Обнинская атомная станция была запущена в СССР в 1954 г. Однако в дальнейшем приоритет развития атомной энергетики был перехвачен Западом. В 1970 г производство электроэнергии атомными станциями в СССР составляло всего 0,5% от общего ее производства в стране, а  в странах-членов ЕС – в 12,1 раза больше, в США – в 6,6 раз больше. Сейчас разрыв несколько сократился, тем не менее, объемы производства  атомной энергетики  в России уступают остальным развитым странам и составляет около 15% от общего количества производимой электроэнергии.

Атомная энергетика получила развитие и в странах, где нет своей сырьевой базы урана: Швеция, Швейцария, Бельгия, Великобритания, Япония, Южная Корея, о.

Доля мирового производства атомной энергии составляет 18%, а в 20 наиболее развитых странах более 30%.

В 1988 году в промышленной эксплуатации в мире находились 353 атомных энергоблоков общей мощностью 282 ГВт. Потребление урана в 1988 году составило 46,7 тыс. тонн. К 2000 году суммарная потребность АЭС в первичном и регенерированном уране составляла 47,6 тыс. тонн.

На 1 января 1999 года в 28 станах мира работало уже 434 энергоблока АЭС с общей мощностью 351 ГВт. Потребность в топливе в пересчете на природный уран для такого количества АЭС в 1998 году составила более 60 тыс. тонн. В 12 странах потребности в уране превышают 1 тыс. тонн при общем объеме 90% от мировой. Семь из этих стран, не добывающих уран на своих территориях, были вынуждены импортировать в 1998 году 26,5 тыс. тонн урана, что составляет 75% мировой добычи.

В 1999 году установленная мощность всех ядерных реакторов составила 356 ГВт. Для их работы в течение года необходимо 61590 тонн топлива в эквиваленте природного урана. Таким образом, на установленную мощность 1 ГВт приходится в среднем около 175 тонн урана[107].

МАГАТЭ выполнил прогноз развития мировой атомной энергетики[108]. Растущий дефицит урана будет стимулировать вначале стабилизацию, а затем и рост мировых цен. Удельный вес АЭС в производстве энергии составляет 6,9% против 7,3% в 1999 –2002 годах.

Доля атомной энергии, вырабатываемой Францией по отношению к странам, ЕС составляет 46%. Собственное производство энергии во Франции за счет АЭС составило 75%, в Японии 35%, России всего 16%.

Таблица 2.9

Производство урана и потребности АЭС по странам на 1.01.99 (тонн в год)

Ежегодные потребности  АЭС в уране к 2005 году составят около 70 тыс.

Проблема атомной энергетики заключается в захоронении отходов отработанного топлива. Совершенные технологии захоронения радиоактивных отходов разработаны в Англии, Франции, РФ. США не обладают совершенными технологиями по захоронению радиоактивных отходов. Поэтому борьба на мировом рынке захоронения отходов сводится к тому, что именно Англия и Франция первенствуют в мире по их переработке и захоронению. Современное состояние рынка по переработке радиоактивных отходов оценивается объемами в 200 млрд. долл. Россия могла бы в год перерабатывать отходов на сумму не менее 2 млрд. долл. Полученные средства могли бы пойти на утилизацию собственных отходов. Тем самым Россия решила бы двуединую задачу, связанную с поднятием уровня финансирования не только собственной атомной энергетики, но и задачу по очистке предприятий и территорий от радиоактивных загрязнений. Однако проблема ввоза на территорию России радиоактивных отходов столкнулась с жестким противоборством в обществе, носящим, в основном, политический характер.

По странам доля производства атомной энергии: США – 21,2%, в странах Западной Европы 30,8% (Великобритания 26,3%, Германия 29,7%, Испания 36%, Швеция 42%, Бельгия 58,(%, Франция 77,7%).

В восточно-европейских странах: Болгарии 36,9%, Венгрии 43,3%, Словакии 53,6%, Литве 87,2%. В Дальневосточном регионе: Японии 30,9 %, о.Тайвань 33,5%, Южной Корее 40,3%. В России 132,5%, в Украине 32,9%, Казахстане 0,5%.

Всемирным энергетическим советом прогнозируется увеличение потребления атомной энергии с 1990 по 2020 гг по разным сценариям в 1,7 – 2,3 раза.

Наибольшие запасы урана сосредоточены в Австралии (622,0 тыс. т.) и Канаде (331 тыс. т.), Казахстане (439,2 тыс. т.), Узбекистане (66,2 тыс.т.).

Таблица 2.9-1

Разведанные достоверные запасы урана в мире, тыс. Т. (Козловский,1999)

Тарханов А.В., Наумов С.С. Новости мировой урановой промышленности.-Минеральное сырье, сер. Геологическая,№1.-М.:ВИЭМС,1998.

С 1991 по 1996 гг  запасы категорий стоимости 80 дол/кг выросли в 1.2 раза и составили 2634,4 тыс. т (табл2.9-2.).

Таблица 2.9-2

Производство урана в СССР-СНГ в 1990-1996 гг, тыс. т./% от мирового производства[109]

Продолжение таблицы 2.9.-2

По прогнозу потребность в уране определяется с намечаемым ростом производства атомной энергии с 1991 по 2010 г возрастет в России с 4,5 до 10 тыс. т в год, к 2030 потребность в уране достигнет около 20 тыс. тонн в год.

Современная потребность в уране в России составляет около 3,5 – 4 тыс. тонн в год, однако эти потребности не перекрываются производственными мощностями. Дефицит потребления и экспорт перекрывается за счет складских запасов урана. Проблема в потребности урана на собственные энергетические нужды обострится к 2005 г[110]. Также по прогнозам  к 2005-2010 гг потребности атомной энергетики не будут обеспечиваться в России как извлекаемыми запасами из недр, так и складскими запасами урана.

Однако прогнозные ресурсы урана на территории России составляют более половины прогнозных ресурсов СНГ[111], что, возможно, позволит в будущем России быть независимой от поставок этого сырья из стран ближнего зарубежья.

В целом по миру ожидается  к 2010  повышение спроса на уран, что приведет к росту цен на мировом рынке

Таблица 2.9-3

Прогноз потребления энергоресурсов[112] (В числителе – потребление млрд.т.у., в знаменателе среднегодовой рост от 1990 г (сложные %)

Таблица 2.9-4

Производство урана в концентратах ( в пересчете на металл) в промышленно развитых и развивающихся странах, тыс. т.[113]

Таблица 2.9-5

Мировые запасы урана, тыс. т.[114]

Основные добывающие уран страны: Канада, ЮАР, США, Намибия, Нигер, Австралия, Франция, Габон. Около 90% разведанных запасов урана сосредоточено в десяти странах, из которых более 50% находятся в Австралии, Казахстане, Канаде. Наиболее активны по развитию минерально-сырьевой базы – Канада, США, Франция, Австралия. К 2003 году в Канаде планируется ввести в строй рудник Сигар Лейк с ультрабогатыми рудами. Номинальная мощность новейших предприятий Канады тогда составит около 14 тыс. тонн урана в год (почти половину мирового производства урана на уровне 1999 года). Значительный рост производства урана в ближайшей перспективе ( к 2015 году) возможен в основном только за счет Канады и Австралии (до 25 тыс. тонн в год) и существенный – за счет России, Узбекистана и Казахстана. Одновременно прекратится производство урана в Западной Европе и сократится в США.

Общее количество разведанных запасов урана составляет 3369 тыс. тонн. Из них доля стоимостной категории до 40 долл./кг составляет 1436 тыс. т. Они могут обеспечить современные потребности АЭС на 20-30 лет. Мировое производство природного урана, около 50% которого сосредоточено в Канаде и Австралии, составляет 32 тыс. т. или 55% потребностей мировой атомной энергетики. Дефицит компенсируется складскими запасами природного урана и другими альтернативными источниками. По соглашению между Россией и США с 1995 года часть урана для нужд АЭС поступает от передела российского высокообогащенного урана. К другим альтернативным источникам относятся «хвосты» изотопного обогащения, рециклинг отработанного топлива атомных реакторов и смесь оксидов урана и плутония.

Таблица 2.9-6

Распределение разведанных запасов урана по ценовой категории менее 80 долл/кг по странам на 1.01.99г.[115]

По принятой в МАГАТЭ стоимостной классификации мировые разведанные ресурсы урановых месторождений делятся на три группы: менее 40, 40 – 80, 80 – 130      дол.за 1 кг, (таблица 2.9-5), а по степени разведанности – на категории RAR и EAR1, соответствующие категориям А+В+С1 и С2 .

В 1985 году действовали  лишь 5 из 22 заводов по производству урана. Ведущие страны-экспортеры урановых концентратов: Канада, Австралия, ЮАР, Намибия, Нигер, Габон, и США. Главные импортеры: США, Франция, Германия, Япония. Почти половину урана потребляется странами Западной Европы (Францией, Германией, Великобританией, Швецией, Бельгией). Четверть всего урана потребляют США, пятую часть – Япония.

Таблица 2.9-6

Распределение суммарного мирового производства урана до 1999 года

(по данным МАГАТЭ)

Таблица 2.9-7

Обеспечение потребностей атомной энергетики России первичными запасами урана на период до 2050 года (потребность в первичных запасах – 450 тыс. т.)

по А.В.Тарханову и А.В.Бойцову, 2001.

Говоря о сырьевой базе урана в России, следует отметить, что, с одной стороны, его производство превышает потребности атомной энергетики, а с другой –  складские и геологические запасы исчерпываются[116]. В 1998 году в России работали 9 АЭС с 29 энергоблоками различных типов общей мощностью около 21 ГВт с потребляемыми запасами в 5000 т уран ежегодно. В РФ действует всего одно уранодобывающее предприятие с номинальной производительностью около 3500 т урана в год. На самом деле в последние годы производство едва достигает 2500 т в год. Планируется ввод новых предприятий Витимского, Зауральского и Западно-Сибирского районов. Таким образом,  потребность России в уране может быть обеспечена только наполовину, остальная часть может быть покрыта  за счет  складских запасов природного обогащенного урана, количество которого хватит на 30 – 40  лет[117].

В таблице 2.9-6 приводится распределение суммарного мирового производства урана до 1999 года, а в табл. 2.9-7 показаны потребности России первичными запасами урана до 2050 г.

Вопросы для самоконтроля:

1. Состояние мировой сырьевой базы урана и место России в производстве ядерной энергии.
2. Основные страны-производители и страны потребители урана
3. Мировой рынок урана и его конъюнктура в условиях развития мировой энергетики