1 2 июня 2010, МЭИ, Москва Стратегия развития атомной энергетики России Государственная корпорация по атомной энергии Физико-энергетический институт В.И. - презентация

1 1 2 июня 2010, МЭИ, Москва Стратегия развития атомной энергетики России Государственная корпорация по атомной энергии Физико-энергетический институт В.И. Рачков

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

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

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

5 5 Волгодонская 1 ГВт Юг Смоленская 3 ГВт Центр Нововоронежская 1,8 ГВт Курская 4 ГВт Калининская 3 ГВт Балаковская 4 ГВт Поволжье Северо-Запад Ленинградская 4 ГВт Кольская 1,8 ГВт Белоярская 0,6 ГВт Урал Билибинская 0,05 ГВт Дальний Восток АЭС России в 2009 г. 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 (2001г.) и Калининской АЭС (2004 г.)) Коэффициент использования установленной мощности (КИУМ) – 73,4%; Доля АЭС в общем производстве электроэнергии – 15,5% (в европейской части – 29,3%);

6 6 Доля АЭС в производстве электроэнергии в мире: в России: Уголь 39.8% Нефть 6.7% Газ 19.6% Возобновл. 2.1% АЭС 15.7% Гидро 16.1% Газ - 50%; уголь - 18%; АЭС-16%; гидро-16%

7 7 Доля АЭ в производимой электроэнергии по странам (2006) США 19% Ю.Корея 40%Китай 2%Бельгия54%Франция78%Швейцария 37%Япония30%Россия 16%

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

9 9 Повышение энергоэффективности и минимизация потребности в новых энергетических мощностях в западных странах Перестройка в странах восточной Европы и появление избытка в энергетических мощностей Появление высокоэффективных технологий газовых турбин Ужесточение норм безопасности после аварий на АЭС Three Mile Island в США и ЧАЭС в СССР Причины стагнации АЭ к середине 1980х: 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

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

11 11 Ожидания роста мощностей АЭ в мире в прогнозах МАГАТЭ разных лет Projection year:

12 12 Влияние удвоения цены на сырье на цену электроэнергии ЯдернаяУгольПриродный газ c/kWh

13 13 Мировые ресурсы природного урана по категориям < $40/kg< $80/kg< $130/kg thousand tonnes of uranium Proven (RAR) resourcesInferred resources Undiscovered resources Speculative resources Source: IAEA Ресурсов природного урана достаточно для развития АЭ в ближнесрочной перспективе на базе технологий тепловых реакторов и открытого топливного цикла

14 14 АЭ и проблемы нераспространения: Основные опасения: 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: Укрепление режима нераспространения, включая усиление контроля со стороны МАГАТЭ Поиск дополнительных институциональных мер, содействующих снижению распространения чувствительных технологий и материалов

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

16 16 Сценарии роста мощностей АЭ в период до 2050 года GW(e)Electr. share, % GW(e)Electr. share, % GW(e)Electr. share, % Россия Мир

17 17

18 18 ОРИЕНТИРОВОЧНЫЙ СЦЕНАРИЙ РОСТА ЯДЕРНЫХ МОЩНОСТЕЙ БЕЗ БЫСТРЫХ РЕАКТОРОВ (при потенциальных запасах дешёвого урана ~ 10 млн.т) ЛВР в закрытом цикле Годы ЛВР в открытом цикле все электростанции Мощность электростанций, ГВт(эл)

19 19 ОРИЕНТИРОВОЧНЫЙ СЦЕНАРИЙ РОСТА ЯДЕРНЫХ МОЩНОСТЕЙ, ВКЛЮЧАЯ БЫСТРЫЕ РЕАКТОРЫ (при потенциальных запасах дешёвого урана ~ 10 млн.т) (Th U) 235 U Годы БЫСТРЫЕ РЕАКТОРЫ (U-Pu) ТЕПЛОВЫЕ РЕАКТОРЫ Мощность электростанций, ГВт(эл) все электростанции АЭС

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

21 21 Coal - 8,7% U ,7% Oil - 0,8% U ,4% Gas - 3,4% (Источник данных: по доказанным ресурсам органического топлива – Бритиш Петролеум "Статистический обзор мировой энергетики 2005": нефть – 9,9 млрд. т, газ – 48 трлн. м3, уголь – 157 млрд. т; по доказанным ресурсам природного урана 615 тыс. тонн – данные Федерального Агентства РФ по недропользованию – Роснедра) Решение проблемы ресурсов крупномасштабной АЭ России путём перевода её на уран-238

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

23 23 Принципиальная схема инновационной АЭ

24 24

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

26 26 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:

27 27 В среднесрочной перспективе вариант 4 может быть реализован только в России. 1.Проектирование и сооружение завода по для переработки ОЯТ действующих и вновь вводимых ВВЭР (порядка 1000т 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 100т в год) Для его реализации необходимо:

28 28 Ожидаемые результаты и преимущества реализации варианта 4: Существенно (более чем в 10 раз) сокращаются объемы накапливаемых ОЯТ Демонстрируется возможный путь технологического решения проблемы ОЯТ Россия сохраняет лидирующие позиции в области БР - ключевой технологии крупномасштабной АЭ Создаётся возможность обеспечения расширенного экспорта тепловых реакторов с предоставлением для них полного цикла услуг по топливу

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

30 30 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.