Производство атомной энергии в России

КУРСОВАЯ РАБОТА

Производство атомной энергии в России

• Введение
• Глава 1. Производство атомной энергии
• 1.1 Производство электрической энергии на атомных станциях
• 1.2 Производство тепловой энергии на атомных станциях
• Глава 2. производство атомной энергии в России на примере Билибинской АЭС
• Заключение

Атомная энергетика России — отрасль российской энергетики.

Россия обладает технологией атомной энергетики полного цикла: от добычи урановых руд до выработки электроэнергии; обладает значительными разведанными запасами руд, а также запасами в оружейном виде.

Амтомная электростамнция (АЭС) — ядерная установка для производства энергии в заданных режимах и условиях применения, располагающаяся в пределах определённой проектом территории, на которой для осуществления этой цели используются ядерный реактор (реакторы) и комплекс необходимых систем, устройств, оборудования и сооружений с необходимыми работниками (персоналом) (ОПБ-88/97).

Электроэнергетика является базовой отраслью российской экономики, обеспечивающей электрической и тепловой энергией внутренние потребности народного хозяйства и населения, а также осуществляющей экспорт электроэнергии в страны СНГ и дальнего зарубежья. Устойчивое развитие и надежное функционирование отрасли во многом определяют энергетическую безопасность страны и являются важными факторами ее успешного экономического развития.

В настоящее время в России на 10 действующих АЭС эксплуатируется 33 энергоблока общей мощностью 23 643 МВт, из них 17 реакторов с водой под давлением — 11 ВВЭР-1000, 6 ВВЭР-440; 15 канальных кипящих реакторов — 11 РБМК-1000и 4 ЭГП-6; 1 реактор на быстрых нейтронах — БН-600.

Классификация атомных станций:

1. По типу реакторов

Атомные электростанции классифицируются в соответствии с типом используемых реакторов:

· с реакторами на тепловых нейтронах, в том числе с:

Ш водо-водяными

Ш кипящими

Ш тяжеловодными

Ш газоохлаждаемыми

Ш графито-водными

Ш высокотемпературными газоохлаждаемыми

Ш тяжеловодными газоохлаждаемыми

Ш тяжеловодными водоохлаждаемыми

Ш кипящими тяжеловодными

· с реакторами на быстрых нейтронах

2. По виду отпускаемой энергии

Атомные станции по виду отпускаемой энергии можно разделить на:

· Атомные электростанции (АЭС), предназначенные для выработки электрической энергии. При этом на многих АЭС есть теплофикационные установки, предназначенные для подогрева сетевой воды, используя тепловые потери станции.

· Атомные теплоэлектроцентрали (АТЭЦ), вырабатывающие как электроэнергию, так и тепловую энергию.

Главное преимущество — практическая независимость от источников топлива из-за небольшого объёма используемого топлива, например 54 тепловыделяющих сборки общей массой 41 тонна на один энергоблок с реактором ВВЭР-1000 в 1−1,5 года (для сравнения, одна только Троицкая ГРЭС мощностью 2000 МВт сжигает за сутки два железнодорожных состава угля). Расходы на перевозку ядерного топлива, в отличие от традиционного, ничтожны. В России это особенно важно в европейской части, так как доставка угля из Сибири слишком дорога.

Для большинства стран, в том числе и России, производство электроэнергии на АЭС не дороже, чем на пылеугольных и тем более газомазутных ТЭС. Особенно заметно преимущество АЭС в стоимости производимой электроэнергии во время так называемых энергетических кризисов, начавшихся с начала 70-х годов. Падение цен на нефть автоматически снижает конкурентоспособность АЭС.

Затраты на строительство АЭС по оценкам, составленным на основе реализованных в 2000;х годах проектов, ориентировочно равны 2300 $ за кВт электрической мощности, эта цифра может снижаться при массовости строительства (для ТЭС на угле 1200 $, на газе — 950 $). Прогнозы на стоимость проектов, осуществляемых в настоящее время, сходятся на цифре 2000 $ за кВт (на 35% выше, чем для угольных, на 45% — газовых ТЭС).

В данной работе будут рассмотрены Актуальность темы подтверждается тем, что роль атомной энергетики в экономике России трудно переоценить. В современных условиях атомная энергетика — один из важнейших секторов экономики России. Динамичное развитие отрасли является одним из основных условий обеспечения энергонезависимости государства и стабильного роста экономики страны. Атомная отрасль способна выступить локомотивом для развития других отраслей. Она обеспечивает заказ, а значит — и ресурс развития машиностроению, металлургии, материаловедению, геологии, строительной индустрии и т. д.

Целью данной работы является изучение производства атомной энергии в России.

Задачи:

1. Рассмотреть виды производств атомной энергии

2. Показать производство атомной энергии на примере Билибинской АЭС.

Глава 1. Производство атомной энергии

1.1 Производство электрической энергии на атомных станциях

На атомных электростанциях энергия деления ядерного топлива превращается в электрическую. Происходит это следующим образом. В ядерном топливе происходит реакция деления, сопровождающаяся выделением тепла, что приводит к повышению его температуры. Теплоноситель, контактирующий с топливом (чаще всего, вода), также разогревается и может либо сам превратиться в пар, либо испарить теплоноситель второго контура. Пар подается на турбину, которая начинает вращаться. На одном валу с турбиной находится вал электрогенератора, в котором при вращении вырабатывается электрический ток.

Атомные электростанции являются важными генерирующими единицами энергосистемы нашей страны. На 10 российских АЭС, суммарная мощность которых превышает 24 ГВт, вырабатывается около 17% всей производимой в стране электроэнергии. По суммарной мощности АЭС Россия занимает четвертое место в мире, уступая лишь США, Франции и Японии.

За 2010 год российскими АЭС было выработано рекордное за всю историю отрасли количество электроэнергии — 158,3 млрд кВт· ч, что составило 15,9% от общей выработки в Единой энергосистеме.

В 2012 году на АЭС было выработано 163,1 млрд кВт*ч электроэнергии, что на 0,6% превышает показатель 2011 года.

В 2013 году АЭС России выработали 170,1 млрд кВт*ч электроэнергии, что составляет 100,5% от задания ФСТ России и 104,2% от выработки 2012 г.

В 2011 году российские атомные станции выработали 172,7 млрд кВт*ч (101,7% к балансу ФСТ России и 101,5 к аналогичным показателям 2013 года).

Доля атомной генерации в общем энергобалансе России около 17%. Высокое значение атомная энергетика имеет в европейской части России и особенно на северо-западе, где выработка на АЭС достигает 42%.

После запуска энергоблока Волгодонской АЭС в 2013 году, председатель правительства России В. В. Путин озвучил планы доведения атомной генерации в общем энергобалансе России с 16% до 20−30%.

В разработках проекта Энергетической стратегии России на период до 2030 г. предусмотрено увеличение производства электроэнергии на атомных электростанциях в 4 раза.

атомный электростанция российский

Действующие атомные электростанции:

· Балаковская АЭС. Расположена рядом с городом Балаково, Саратовской области, на левом берегу Саратовского водохранилища. Состоит из четырёх блоков ВВЭР-1000, введённых в эксплуатацию в 1985, 1987, 1988 и 1993 годах.

Балаковская АЭС — крупнейшая в России АЭС. Ежегодно она вырабатывает более 30 миллиардов кВт· ч электроэнергии. С вводом второй очереди станция должна сравняться с самой мощной в Европе Запорожской АЭС.

Балаковская АЭС работает в базовой части графика нагрузки Объединённой энергосистемы Средней Волги.

· Белоярская АЭС. Расположена в городе Заречный, в Свердловской области, вторая промышленная атомная станция в стране (после Сибирской).

На станции были сооружены три энергоблока: два с реакторами на тепловых нейтронах и один с реактором на быстрых нейтронах. В настоящее время единственным действующим энергоблоком является 3-й энергоблок с реактором БН-600 электрической мощностью 600 МВт, пущенный в эксплуатацию в апреле 1980 — первый в мире энергоблок промышленного масштаба с реактором на быстрых нейтронах. Он также является крупнейшим в мире энергоблоком с реактором на быстрых нейтронах.

Первые два энергоблока с водографитовыми канальными реакторами АМБ-100 и АМБ-200 функционировали в1964—1981 и 1967—1989 годах и были остановлены в связи с выработкой ресурса. Топливо из реакторов выгружено и находится на длительном хранении в специальных бассейнах выдержки, расположенных в одном здании с реакторами. Все технологические системы, работа которых не требуется по условиям безопасности, остановлены. В работе находятся только вентиляционные системы для поддержания температурного режима в помещениях и система радиационного контроля, работа которых обеспечивается круглосуточно квалифицированным персоналом.

Новый 4-й энергоблок с реактором БН-800 мощностью 880 МВт находится в стадии строительства (работы ведутся под руководством ОКБМ им. И. И. Африкантова). Согласно Федеральной целевой программе развития атомной энергетики, ввод энергоблока в эксплуатацию запланирован на 2014 г. Сметная стоимость блока — $ 1,2 млрд.

· Билибинская АЭС. Расположена рядом с городом Билибино Чукотского автономного округа. Состоит из четырёх блоков ЭГП-6 мощностью по 12 МВт, введённых в эксплуатацию в 1974 (два блока), 1975 и 1976 годах.

Вырабатывает электрическую и тепловую энергию.

· Калининская АЭС. Расположена на севере Тверской области, на южном берегу озера Удомля и около одноимённого города.

Состоит из четырёх энергоблоков, с реакторами типа ВВЭР-1000, электрической мощностью 1000 МВт, которые были введены в эксплуатацию в 1984, 1986, 2007 и 2011.

4 июня 2009 года было подписано соглашение о строительстве четвёртого энергоблока, который ввели в строй в 2011 году.

12 декабря Председатель Правительства РФ В. В. Путин принял участие в церемонии ввода в опытно-промышленную эксплуатацию энергоблока № 4 Калининской АЭС. В настоящее время блок работает на 50% от номинальной мощности.

· Кольская АЭС. Расположена рядом с городом Полярные Зори Мурманской области, на берегу озера Имандра. Состоит из четырёх блоков ВВЭР-440, введённых в эксплуатацию в 1973, 1974, 1981 и 1984 годах.

Мощность станции — 1760 МВт.

· Курская АЭС. Расположена рядом с городом Курчатов Курской области, на берегу реки Сейм. Состоит из четырёх блоков РБМК-1000, введённых в эксплуатацию в 1976, 1979, 1983 и 1985 годах.

Мощность станции — 4 ГВт.

· Ленинградская АЭС. Расположена рядом с городом Сосновый Бор Ленинградской области, на побережье Финского залива. Состоит из четырёх блоков РБМК-1000, введённых в эксплуатацию в 1973, 1975, 1979 и 1981 годах.

Проектная годовая выработка электроэнергии — 4000 МВт (т.к. 1 реактор РБМК-1000 выделяет 1000 МВт). В 2010 году выработка составила 24,635 млрд кВт· ч.

· Нововоронежская АЭС. Расположена в Воронежской области рядом с городом Нововоронеж, на левом берегу реки Дон. Состоит из трёх блоков ВВЭР.

На 85% обеспечивает Воронежскую область электрической энегией, на 50% обеспечивает город Нововоронеж теплом.

· Ростовская АЭС. Расположена в Ростовской области около города Волгодонск. Электрическая мощность первого энергоблока составляет 1000 МВт, в 2013 году подключен к сети второй энергоблок станции.

В 2001—2013 годах станция носила название «Волгодонская АЭС», с пуском второго энергоблока АЭС станция была официально переименована в Ростовскую АЭС.

В 2011 году АЭС произвела 8,12 млрд кВт-час электроэнергии. Коэффициент использования установленной мощности (КИУМ) составил 92,45%. С момента пуска (2001) выработала свыше 60 млрд кВт-час электроэнергии.

· Смоленская АЭС. Расположена рядом с городом Десногорск Смоленской области. Станция состоит из трёх энергоблоков, с реакторами типа РБМК-1000, которые введены в эксплуатацию в 1982, 1985 и 1990. В состав каждого энергоблока входят: один реактор тепловой мощностью 3200 МВт и два турбогенератора электрической мощностью по 500 МВт каждый.

Согласно планам развития российской атомной энергетики ее доля в общем производстве электроэнергии в стране должна вырасти до 25−30% к 2030 году. Для этого планируется осуществить строительство и ввод в эксплуатацию новых энергоблоков и даже новых атомных электростанций, а также повысить эффективность использования существующих АЭС. Уже в ближайшее десятилетие ожидается запуск Ленинградской АЭС-2, Балтийской АЭС, Нововоронежской АЭС-2, новых энергоблоков на Ростовской и Белоярской АЭС. В двадцатых годах могут быть введены в эксплуатацию Центральная, Нижегородская, Северская, Южно-Уральская и Тверская АЭС.

В настоящее время в Санкт-Петербурге идет строительство первой в мире плавучей атомной электростанции (ПАТЭС), которая представляет собой несамоходное судно с двумя реакторными установками ледокольного типа. Такой плавучий энергоблок будет иметь мощность 70 МВт и сможет производить пар для отопления и пресную воду (при наличии дополнительной опреснительной установки). Первая ПАТЭС «Академик Ломоносов» будет установлена у берегов Камчатки (Вилючинск), и если опыт ее эксплуатации окажется удачным, то флот плавучих энергоблоков может возрасти до 7 — для использования их в районах Крайнего Севера, куда экономически невыгодно завозить строительные материалы и топливо.

Дальнейшее развитие атомной энергетики России предполагает переход на новую технологическую платформу с использованием реакторов на быстрых нейтронах, позволяющих более эффективно утилизировать ядерное топливо. Наша страна является мировым лидером «быстрой» энергетики, поскольку уже 30 лет успешно эксплуатирует единственный в мире крупный промышленный энергоблок на быстрых нейтронах БН-600 на Белоярской АЭС; там же идет строительство более мощного блока БН-800, ввод которого в эксплуатацию ожидается в 2014 году. В настоящее время многие страны мира начинают развивать эту технологию, что требует от России определенных усилий в области развития атомной энергетики на быстрых нейтронах с целью поддержания экономической эффективности использования ядерной энергии и сохранения лидерских позиций в этой сфере.

Экономически эффективное использование термоядерной энергии большинством экспертов относится к концу века. Россия активно участвует в международных программах по созданию первой термоядерной электростанции.

1.2 Производство тепловой энергии на атомных станциях

Россия — одна из немногих стран, где серьёзно рассматриваются варианты строительства атомных станций теплоснабжения. Объясняется это тем, что в России существует централизованная система водяного отопления зданий, при наличии которой целесообразно применять атомные станции для получения не только электрической, но и тепловой энергии. Первые проекты таких станций были разработаны ещё в 70-е годы XX века, однако из-за наступивших в конце 80-х гг экономических потрясений и жёсткого противодействия общественности, до конца ни один из них реализован не был. Исключение составляют Билибинская АЭС небольшой мощности, снабжающая теплом и электричеством город Билибино в Заполярье (10 тыс. жителей) и местные горнодобывающие предприятия, а также оборонные реакторы (главной задачей которых является производство плутония):

· Сибирская АЭС, поставлявшая тепло в Северск и Томск.

· Реактор АДЭ-2 на Красноярском горно-химическом комбинате, с 1964 года до его остановки в 2013;м поставлявший тепловую и электрическую энергию для города Железногорска.

Было также начато строительство следующих АСТ на базе реакторов, в принципе аналогичных ВВЭР-1000:

· Воронежская АСТ (не путать с Нововоронежской АЭС)

· Горьковская АСТ

· Ивановская АСТ (только планировалась)

Строительство всех трёх АСТ было остановлено во второй половине 1980;х или начале 1990;х годов.

В настоящий момент (2009) концерн «Росэнергоатом» планирует построить плавучую АСТ для Архангельска, Певека и других заполярных городов на базе реакторной установки КЛТ-40, используемой на атомных ледоколах. Есть вариант малой необслуживаемой АСТ на базе реактора «Елена», и передвижной (железнодорожным транспортом) реакторной установки «Ангстрем».

Атомная теплоэлектроцентраль — атомная электростанция, предназначенная для производства электрической энергии и тепла в виде пара и горячей воды.

В настоящее время в России действует только одна атомная теплоэлектроцентраль — Билибинская АЭС. Планируется также создание атомной теплоэлектроцентрали в Рикасихе (Приморский район Архангельской области) для обеспечения теплом и электроэнергией Архангельска, Северодвинска и Новодвинска. В перспективе атомные теплоэнергоисточники должны занять ведущее место в теплои электрификации крупных городов, расположенных в северных регионах.

Помимо специализированных АТЭЦ, некоторые атомные электростанции могут играть определенную роль в теплоснабжении. Например, Ленинградская АЭС и Белоярская АЭС помимо выработки электричества также снабжают низкопотенциальным теплом и горячей водой близлежащие населенные пункты.

Глава 2. Производство атомной энергии в России на примере Билибинской АЭС

Билимбинская АЭС — атомная электростанция, расположена рядом с городом Билибино Чукотского автономного округа.

Источником хозяйственно — питьевого и технического водоснабжения Билибинской АЭС является водохранилище на ручье Бол. Поннеурген, находящееся в трех километрах к востоку от промплощадки. Водохранилище обеспечивает потребности в воде промплощадки, г. Билибино и других объектов АЭС и удерживается грунтовой плотиной.

Атомная станция работает в изолированном Чаун-Билибинском энергоузле филиала открытого акционерного общества энергетики и электрификации «Чукотэнерго». В состав узла кроме Билибинской АЭС входит Чаунская ТЭЦ (установленная электрическая мощность 34,5МВт). Системообразующей линией электропередачи является ВЛ 110 кВ. Общая протяженность линий составляет около 800 км.

Станция состоит из четырёх одинаковых энергоблоков общей электрической мощностью 48 МВт с реакторами ЭГП-6 (водно-графитовый гетерогенный реактор канального типа). Станция вырабатывает как электрическую, так и тепловую энергию, которая поступает на теплоснабжение города Билибино.

Билибинская АЭС — единственная в зоне вечной мерзлоты атомная электростанция. Является филиалом «Концерна Росэнергоатом».

Решение о строительстве станции было принято в 1965 году. Энергоблоки введены в эксплуатацию в 1974—1976годах. АЭС производит около 75% электроэнергии, вырабатываемой в изолированной Чаун-Билибинской энергосистеме (при этом на саму систему приходится около 40% потребления электроэнергии в Чукотском АО). Продажу электроэнергии и обслуживание электрических сетей Чаун-Билибинской энергосистемы производит филиал ОАО «Чукотэнерго» «Северные электрические сети».

В 2008 году станция работала на 35% установленной мощности, в 2009 году — 32,5%.

По данным на 2009 год с начала эксплуатации Билибинской АЭС выработано 8,120 млрд кВт· ч электроэнергии. Отпуск энергии составил 6,782 млрд кВт· ч, тепла — 6,580 млн Гкал.

За всю историю эксплуатации общий объем отпущенной потребителям электроэнергии превысил цифру — 7 миллиардов киловатт* часов.

Билибинская АЭС дважды признавалась «Лучшей АЭС России» в 1995 и 1996 годах. Кроме того, в 2008 году была лауреатом Всероссийского конкурса «Российская организация высокой социальной эффективности» в номинации «Развитие системы общественного питания на производстве»; в 2010 году — в том же конкурсе победила в номинации «Медицинское обслуживание». Свидетельством о повышении принципов культуры безопасности в повседневной работе руководителей и персонала атомной станции стало признание экспертной комиссии Билибинской АЭС лучшей среди атомных станций России в области культуры безопасности в 2010 году. Достижения говорят о высоком уровне эксплуатации атомной станции и надлежащей квалификации персонала, благодаря которому Билибинская АЭС стала первой среди российских станций, которая продлила свой ресурс на 15 лет.

В августе 2013 года по итогам проведённых комплексных противоаварийных учений с участием группы оказания экстренной помощи атомным станциям — проверки готовности всех сил противоаварийного реагирования и взаимодействия в нештатной ситуации, коллектив Билибинской АЭС получил наивысшую оценку. Это учение явилось практическим подтверждением знаний и профессионализма всего персонала атомной станции.

Выработка электрической и тепловой энергии

Заключение

Российская атомная отрасль является одной из передовых в мире по уровню научно-технических разработок в области проектирования реакторов, ядерного топлива, опыту эксплуатации атомных станций, квалификации персонала АЭС. Предприятиями отрасли накоплен огромный опыт в решении масштабных задач, таких, как создание первой в мире атомной электростанции (1954 год) и разработка топлива для нее. Россия обладает наиболее совершенными в мире обогатительными технологиями, а проекты атомных электростанций с водо-водяными энергетическими реакторами (ВВЭР) доказали свою надежность в процессе тысячи реакторо-лет безаварийной работы.

Сегодня атомная отрасль России представляет собой мощный комплекс из более чем 500 предприятий и организаций, в которых занято свыше 190 тыс. человек. В структуре отрасли — четыре крупных научно-производственных комплекса: предприятия ядерно-топливного цикла, атомной энергетики, ядерно-оружейного комплекса и научно-исследовательские институты. Кроме того, после включения в состав Госкорпорации «Росатом» ФГУП «Атомфлот» сюда же можно включить самый мощный в мире ледокольный флот.

В настоящее время в России ведется масштабное строительство новых АЭС. Начато строительство первых блоков Нововоронежской АЭС-2 и Ленинградской АЭС-2. В июле 2011 года начата выемка грунта уже под второй блок Нововоронежской АЭС-2. В стадии достройки находится еще два энергоблока: четвертый блок Белоярской АЭС и четвертый — на Калининской станции. За рубежом осуществляется строительство атомных станций «Куданкулам» (Индия), «Бушер» (Иран) и «Белене» (Болгария).

На период становления и развития рыночных отношений выработана структурная политика в области энергетики и топливной промышленности на ближайшие 10−15 лет. Она предусматривает:

· повышение эффективности использования природного газа и его доли во внутреннем потреблении и в экспорте;

· увеличение глубокой переработки и комплексного использования углеводородного сырья;

· повышение качества углепродуктов, стабилизация и наращивание объемов угледобычи (в основном открытым способом) по мере освоения экологически приемлемых технологий его использования;

· преодоление спада и умеренный рост добычи нефти.

· интенсификацию местных энергоресурсов гидроэнергии, торфа, значительное увеличение использования возобновляемых энергоресурсов — солнечной, ветровой, геотермической энергии, шахтного метана, биогаза и т. д.;

· повышение надежности АЭС. Освоение предельно безопасных и экономических новых реакторов, в том числе и малой мощности.

Ускоренные темпы экономического развития и повышение уровня жизни населения вызывают повышенный спрос на электроэнергию. В этих условиях перед атомной отраслью прежде всего встает задача увеличения объемов производства электроэнергии и расширения производственных мощностей организаций отрасли.

1. Айзенберг Н. И. Атомная энергетика в России. Топливная компания Росатома ТВЭЛ. Иркутск: Ин-т систем энергетики им. Л. А. Мелентьева, 2011.

2. Беляева О. А. Атомная элетростанция: Курс лекций. М.: Юстицинформ, 2006.

3. Галичанин Е. Н. Законодательное решение проблем развития трубопроводного транспорта в России с учетом расширения его экспортных возможностей // НефтьГазПромышленность. 3 (31).

4. Демидов И. Л. Производство электроэнергии. Москва, 2008 г.

5. Еллинек Г. АЭС. Показатели работы. — СПб. 2008.