Майбутнє атомної енергетики

Розглядаються перспективи розвитку ядерної енерге  тики України у контексті світових тенденцій і постчор  нобильських реалій. Акцентується на суттєвій ролі АЕС у планах забезпечення енергетичної незалежності країни....

Full description

Saved in:

Bibliographic Details
Date:	2006
Main Authors:	Патон, Б.Є., Бар'яхтар, В., Бакай, О., Неклюдов, І.
Format:	Article
Language:	Ukrainian
Published:	Видавничий дім "Академперіодика" НАН України 2006
Subjects:	Статті та огляди
Online Access:	https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/2006
Tags:	Add Tag No Tags, Be the first to tag this record!
Journal Title:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Cite this:	Майбутнє атомної енергетики / Б. Патон, В. Бар'яхтар, О. Бакай, І. Неклюдов // Вісн. НАН України. — 2006. — N 4. — С. 3-13. — Бібліогр.: 11 назв. — укр.

Institution

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

_version_	1860256607471927296
author	Патон, Б.Є. Бар'яхтар, В. Бакай, О. Неклюдов, І.
author_facet	Патон, Б.Є. Бар'яхтар, В. Бакай, О. Неклюдов, І.
citation_txt	Майбутнє атомної енергетики / Б. Патон, В. Бар'яхтар, О. Бакай, І. Неклюдов // Вісн. НАН України. — 2006. — N 4. — С. 3-13. — Бібліогр.: 11 назв. — укр.
collection	DSpace DC
description	Розглядаються перспективи розвитку ядерної енерге тики України у контексті світових тенденцій і постчор нобильських реалій. Акцентується на суттєвій ролі АЕС у планах забезпечення енергетичної незалежності країни.
first_indexed	2025-12-07T18:49:57Z
format	Article
fulltext	ISSN 0372�6436. Вісн. НАН України, 2006, № 4 3 СТАТТI ТА ОГЛЯДИ Б. ПАТОН, В. БАР’ЯХТАР, О. БАКАЙ, І. НЕКЛЮДОВ МАЙБУТНЄ АТОМНОЇ ЕНЕРГЕТИКИ © ПАТОН Борис Євгенович. Академік НАН України. Президент НАН України. БАР’ЯХТАР Віктор Григорович. Академік НАН України. Директор Інституту магнетизму НАН України та МОН України (Київ). БАКАЙ Олександр Степанович. Доктор фізико�математичних наук. Керівник теоретичного відділу Національного наукового центру «Харківський фізико�технічний інститут» НАН України. НЕКЛЮДОВ Іван Матвійович. Академік НАН України. Академік�секретар Відділення ядерної фізики та енергетики НАН України. 2006. За півстоліття свого розвитку ядерна енергетика пройшла складний і супереч� ливий шлях: від грандіозних планів розбудови мережі АЕС до потрясіння Чорно� билем і згортання атомних програм в Україні і деяких країнах Заходу. Постчорнобильські реалії спонукали світову громадськість до глибшого ос� мислення проблем безпечного функціонування АЕС. Адже використання сучас� них ядерних технологій потребує не тільки фахівців з високим рівнем кваліфі� кації і відповідальності, а й відповідного рівня культури, освіченості й екологіч� ної свідомості суспільства. Атомна енергетика вже сьогодні відіграє визначальну роль у виробництві елект� роенергії в Україні. Частка АЕС у вітчизняній електроенергетиці становить 22,7% за вста� новленою загальною потужністю і 48% — за обсягами енерговиробництва. В 2004 р. атомними станціями країни було виробле� но 87 млрд кВт⋅год електроенергії, що на 5,6 млрд кВт⋅год (або на 6,4%) більше, ніж у 2003 р. Коефіцієнт використання встановле� ної потужності АЕС у 2005 р. становив 75% (у 2004 р. — 81,4%). Ця галузь, безперечно, може стати основою енергетичної незалеж� ності нашої держави, оскільки Україна посідає шосте місце у світі за розвіданими запасами урану. Як енергоносій уран здатний забезпе� чити енергетичні потреби нашої держави на багато сотень років навіть за сучасного стану ядерних водяних реакторів. Перехід на новий тип реакторів, у яких використовується не тільки уран�235, а й уран�238, на тисячоліття забезпечить Україні енергонезалежність. Майбутнє вітчизняної атомної енергетики слід розглядати у контексті розвитку цієї га� лузі в світі і необхідності створення ядерних технологій ХХІ століття. Останнім часом країни Європи, оговтав� шись від постчорнобильського шоку, почали критично переосмислювати свою відмову від розбудови атомної енергетики. До цього їх спонукає не тільки неминучість вичерпання вуглеводневих носіїв (це далека перспектива), а насамперед зростання цін на газ і нафту, не� обхідність диверсифікації енергоджерел, ISSN 0372�6436. Вісн. НАН України, 2006, № 44 зміцнення національної безпеки, що є вже вик� ликом сьогодення, на який слід реагувати не� гайно. Так, країни Балтії приступили до будів� ництва нової атомної електростанції на тери� торії Литви. Франція ще під час енергетичної кризи 70�х років минулого століття зробила чіткий вибір на користь ядерної енергетики, і сьогодні вона забезпечує 75% потреб країни. Японія теж посилено розвиває атомну енер� гетику: 40% електроенергії у цій країні вироб� ляється на АЕС. У Китаї, Індії, Кореї розроб� лено великі атомні програми. Розглядаючи перспективи розвитку атом� ної енергетики в Україні, слід враховувати особливості ядерного статусу нашої держави. По�перше, атомна енергетика і промис� ловість, зважаючи на відсутність замкненого паливного циклу й організацій, які розробля� ють, проектують і будують атомні реактори, не є у нас самодостатніми. Тому Україна поки що використовує реакторні технології, пали� во і засоби з переробки відпрацьованого ядер� ного палива (ВЯП) інших країн. Однак у нас є чимало вітчизняних природних, виробничих й інтелектуальних ресурсів у цій сфері. Так, виробляється цирконій, виплавляються кон� струкційні сталі, видобувається уран, створе� но потужне виробництво труб, розробляють� ся засоби контролю, а також виготовляються турбіни, пристосовані для роботи на АЕС. Науковці працюють над створенням фізичних основ реакторного матеріалознавства, успіш� но розвивається радіаційна фізика. По�друге, існуюча міжнародна система забо� рони розповсюдження ядерних технологій і матеріалів поділяє світ на ядерні та неядерні держави, причому останні є підконтрольними споживачами атомної енергії. Сьогодні міжна� родна спільнота занепокоєна можливостями несанкціонованого поширення цих матеріалів і технологій з метою виробництва ядерної зброї. Боротьба з розповсюдженням ядерних матері� алів і технологій стала потужним економічним і геополітичним інструментом. Україна, хоч і володіє ключовими ядерними технологіями, матеріалами і розвиненою атомною енергети� кою, належить до умовно ядерних держав, ос� кільки не має промисловості з розділення ізо� топів, збагачення урану і виробництва палива. Вона здала свою ядерну зброю і зобов’язалася не виробляти її. З цих причин розвиток атомної енергети� ки в Україні сьогодні є реальним тільки за умов тісної кооперації з провідними ядерни� ми державами. Оскільки атомна енергетика — лише один із секторів енергетики й істотно залежить від економічності інших секторів, її майбутнє можна оцінювати тільки з урахуванням тен� денцій розвитку енергетики в цілому. Крім того, екологічні наслідки господарської діяль� ності людей на Землі стали справді загрозли� вими у зв’язку з викидами в атмосферу пар� никового газу (двоокису вуглецю), забруднен� ням повітря, водойм і ґрунтів токсичними відходами підприємств енергетики. АЕС не викидають в атмосферу парникових газів і не споживають кисень. Проте нинішні атомні реактори не відповідають вимогам гарантова� ної безпеки, а поводження з радіоактивними Рис. 1. Прогнози нарощування ядерних енергогене� руючих потужностей: 1 — реактори на 235U, 2 — теплові реактори на Th�233U паливі, 3 — «швидкі» реактори (U — Pu), 4 — теплові та «швидкі» реактори, 5 — сумарні ядерні та неядерні потужності ISSN 0372�6436. Вісн. НАН України, 2006, № 4 5 відходами — екологічним нормативам. З ура� хуванням цих міркувань, а також прогнозу зростання енергетичних потреб і складають� ся плани використання атомної енергії у роз� винених країнах, де їй відводиться одне з ос� новних місць. Ми розглянемо ключові тен� денції та проблеми, пов’язані з майбутнім атомної енергетики в Україні і світі. БІОЛОГІЧНІ АСПЕКТИ ЕНЕРГЕТИКИ Статистичні дані, якими послуговуються експерти, вказують на безперечну коре� ляцію між тривалістю життя і споживанням енергії на душу населення. Це свідчить про те, що, крім технічного і технологічного про� гресу, споживання енергії, зрештою, є осно� вою поліпшення якості життя людини. Тривалість життя може бути інтегральним показником життєвого рівня населення пев� ної країни (табл. 1). Таблицю складено за даними Всесвітньо� го Банку [1], міністерств охорони здоров’я, палива та енергетики України, Інституту еко� номіки та прогнозування НАН України. Як бачимо з табл. 1, люди в індустріальних країнах (20% населення Землі) споживають енергії багато, живуть довго і за високими еко� номічними стандартами. У країнах «третього світу» і країнах з перехідною економікою (80% населення планети) енергоспоживання значно менше, тривалість життя приблизно на 10 років нижча і його якість невисока. При� родне прагнення людей до гідних життєвих стандартів є потужним чинником нарощення виробництва і споживання енергії. ЕНЕРГЕТИКА Й ЕКОЛОГІЯ За прогнозами ООН, аналітичних інсти� тутів США і Європейського Союзу, на� селення Землі впродовж найближчих 50— 100 років зросте до 10—12 млрд, тобто при� близно вдвічі. Очікується, що це призведе до збільшення споживання енергії не менш як утричі [4, 5]. Сучасну структуру виробницт� ва електроенергії у світі подано у табл. 2. Сьогодні 64% світової електроенергії вироб� ляється за рахунок спалювання вугілля, наф� ти і газу (вогневі, або традиційні технології). У загальному балансі енергії зазначеним енер� гоносіям належить близько 80% [2, 4, 5]. Різниця у джерелах одержання електроенергії пов’язана з експлуатацією автомобілів, авіації, опалюванням будинків і т. д. Використання вогневих (традиційних) технологій призво� дить до інтенсивного витрачання кисню і ве� ликих викидів парникового газу (табл. 3). Показник Таблиця 1. Рівень споживання електроенергії і тривалість життя у різних країнах світу Замбія Примітка. E — споживання електроенергії на душу населення на рік, МВт⋅год; D — дохід на душу населення, тис. дол. США; <Л > — приблизні межі тривалості життя, роки; Л (ч/ж) — середня тривалість життя чоловіків / жінок, роки. У колонці для США цей показник наведено стосовно білого населення і негритянського (у дужках). E 12, 5 5,8 7,3 8,2 18,5 4,1 5,9 0,7 0,4 0,8 (3,6) D 29,3 21,4 32,4 24,9 20,0 0,85 2,3 0,75 0,43 0,33 <Л > 76 77 80 78 78,5 67,5 67 70,5 59,5 45,5 Л (ч/ж) 76/80 74/80 77/83 74/82 75/82 62/73 58/72 69/72 59/60 45/46 (67,5/73) Населення, 270 59 126 59 30 47 147 1240 980 9,7 млн осіб США Велика Британія Японія Франція Канада Україна Росія Китай Індія ISSN 0372�6436. Вісн. НАН України, 2006, № 46 Витрати кисню настільки великі, що вже нині потужностей лісів Сибіру й Амазонки ледь вистачає для їхньої компенсації. Інак� ше кажучи, масштаби господарської діяль� ності людини загрожують стабільності вмісту кисню в атмосфері. Сьогодні техногенні ви� киди двоокису вуглецю у повітря становлять близько 25% [6, 7, 9] загальних надходжень цього забрудника внаслідок вулканічної ді� яльності та з інших природних джерел. У разі нарощення виробництва енергії традиційни� ми методами обсяг викидів може зрости до 40—50%. За рекомендаціями Кіотського про� токолу й інших форумів з проблем екології кількість викидів вуглекислого газу порівня� но з нинішнім рівнем необхідно зменшити вдвічі [6, 9]. Як відомо, більшість екологів, фізико�хі� міків, географів вважають, що у змінах кліма� ту Землі істотним чинником є потрапляння в атмосферу значних обсягів двоокису вугле� цю. З цієї причини ми неминуче доходимо па� радоксального, на перший погляд, висновку: хочеш жити краще, виробляй більше енер� гії. Отримуєш більше енергії за вогневими технологіями — змінюєш клімат Землі, і твої діти та внуки житимуть гірше. Сформулюємо цей висновок дещо інакше, і тоді зникне уявна парадоксальність суджень, а вибудується строгий логічний ланцюжок: хочеш жити краще, раціонально використо� вуй ресурси планети і вироблювану енергію. Розвивай науку, яка дасть змогу компенсу� вати збитки, завдані навколишньому середо� вищу від господарської діяльності. Дбай про освіту дітей не тільки у своїй країні, а й у всьому світі, бо знедолені і неосвічені люди у сусідніх країнах, рятуючи себе від зубо� жіння, можуть порушити планетарний еко� логічний баланс. Як свідчать прогнозні оцінки експертів, запаси нафти і газу вичерпаються в осяжно� му майбутньому — впродовж 50–100 років [7, 8, 10]. Це зменшить техногенний тиск на довкілля, але водночас може призвести до енергетичного колапсу, якщо вже тепер не розробляти стратегію використання альтер� нативних енергетичних джерел. З відомих нині технологій виробництва енергії не пов’язані зі споживанням кисню і викидами парникових газів тільки ті, які ґрунтуються на використанні: • енергії річок, припливів тощо (гідротехно� логії); • енергії вітру; • сонячної енергії; • технологій виробництва теплової енергії з біомаси; • ядерних реакцій поділу (атомна енерге� тика); • ядерних реакцій синтезу (промисловий варіант цієї технології ще не створено). Коротко прокоментуємо зазначені напря� ми розвитку енергетики. Використовувати енергію річок людина почала дуже давно. У цій сфері нагромадже� но великий досвід. Однак сьогодні більшість можливостей для виробництва електроенер� гії на ГЕС уже вичерпано. А технології вико� ристання енергії вод океану (припливи і від� Джерело Таблиця 2. Структура світового виробництва електроенергії Частка, % Вугілля 39 Ядерна енергетика 16 Газ 15 Нафта 10 Гідроелектростанції 19 Паливо, на кг Таблиця 3. Витрати кисню і викиди вуглекислого газу під час спалювання різних видів палива двоокису вуглецю Вугілля 2,7 3,7 Нафта 3,5 4,5 Газ 4,0 5,0 кисню Витрати і викиди, кг ISSN 0372�6436. Вісн. НАН України, 2006, № 4 7 пливи) у промислових масштабах поки що практично не реалізовані, оскільки тут існу� ють чималі технічні труднощі. Вітрова енергія — один з найбільш освоє� них видів відновлюваної енергетики. Впрова� дженню вітрових енергоустановок протягом останнього десятиліття приділялася велика увага у США, Німеччині, Нідерландах. Про� те вітрова енергетика має певні особливості, що обмежують її широке освоєння. По�пер� ше, такі енергоустановки розташовані зде� більшого у приморській зоні: саме тут дмуть постійні, досить інтенсивні вітри. По�друге, це джерело енергії порівняно малопотужне. Тому окремі вітрові установки об’єднують у батареї або використовують у побутових цілях. По�третє, такі джерела енергії не є по� стійно діючими, вони ефективні за умови роботи спільно з акумуляторами енергії. Од� нак у процесі використання великих батарей вітрових установок у США було виявлено їхній шкідливий вплив на природне середо� вище. Щоправда, згодом цю проблему вдало� ся розв’язати. Сьогодні фахівці сформулювали такі вис� новки щодо розвитку вітрової енергетики: вона ефективна для задоволення потреб роз� поділених споживачів малих енергетичних потужностей. Зокрема, у невеликих населе� них пунктах, особливо у сільській місцевості. Розвиток тут вітрової енергетики сприяти� ме забезпеченню сільських жителів не лише енергією, а й робочими місцями. Для поста� чання енергії «точковим» споживачам вели� ких потужностей вітрові енергоустановки малоефективні. У галузі використання сонячної енергії та� кож уже нагромаджено чималий досвід. Енер� гія Сонця має ті самі особливості, що й вітро� ва. У середніх і високих широтах «запаси» со� нячної енергії порівняно невеликі. Окреме її джерело, як правило, малопотужне і не може бути стабільним стосовно часового парамет� ра. Для нарощування потужностей потрібні величезні площі, внаслідок чого відразу вини� кає проблема очищення поверхні сонячних батарей. Загальні висновки щодо солярної енергетики збігаються з висновками стосов� но розбудови вітрових енергоустановок: со� нячна енергетика ефективна для задоволення потреб розподілених споживачів лише малих енергетичних потужностей. Останнім часом у розвинених країнах ак� тивно працюють над технологіями вироб� ництва теплової енергії з біомаси та інших видів палива (деревні відходи, солома, торф тощо), біогазу — із гною великої рогатої ху� доби, біодизелю — з ріпаку. Допомагаючи пе� реробляти в енергію відходи, стічні води, метан, такий напрям відновлюваної енерге� тики досить перспективний з екологічного погляду, однак розробка і впровадження цих технологій потребують чималих інвестицій. Окрім того, енергоустановки, які працюють на таких джерелах, розраховані на забезпе� чення енергією невеликих населених пунк� тів. Атомна енергетика базується на ядерних реакціях поділу. В цій галузі енергетики на� копичено значний досвід. На нашу думку, АЕС мають великі перспективи в Україні і світі, які ми обговоримо далі. Перевагами атомної енергетики, по�перше, є те, що АЕС не споживають кисень і не ви� кидають парникових газів. По�друге, паливо для АЕС коштує значно дешевше, ніж нафта, газ і навіть вугілля, до того ж воно добувається в Україні. «Факторами стримування» розвит� ку атомної енергетики є те, що з економічного погляду АЕС досить капіталомісткі, врахову� ючи витрати на досягнення дуже високого рівня безпечності. АЕС сьогодні не можуть розв’язати всіх питань енергетики, наприклад, функціону� вання авіації, автотранспорту, опалювання приміщень тощо. Атомну енергетику необ� хідно буде розвивати спільно, скажімо, з вод� невою енергетикою. Одразу відзначимо, що це — надзвичайно складна проблема, яка ще потребує свого розв’язання. ISSN 0372�6436. Вісн. НАН України, 2006, № 48 ЯДЕРНИЙ РЕНЕСАНС З початку ХХІ ст. у світі спостерігається відродження атомної енергетики. У США, Франції, Фінляндії, низці азійських країн (Китай, Індія) прийнято рішення про спорудження нових атомних енергоблоків. Це зумовлено передусім підвищенням світо� вих цін на нафту і газ, необхідністю посилен� ня енергетичної безпеки країни, зниження викидів парникових газів. Коротко охаракте� ризуємо ситуацію з атомною енергетикою в окремих країнах. Росія. Сьогодні Російська Федерація має 33 ядерних блоки, частка АЕС у загальній елек� троенергетиці країни сягає 17%. Уряд Росії планує впродовж найближчих 5—7 років підвищити виробництво електроенергії у європейській частині з 30 до 40—50%. Керівництво російської атомної галузі бере курс на збільшення частки АЕС у виробництві електроенергії. Так, глава «Росатому» Сергій Кирієнко заявив, що протягом 25 років у країні необхідно побудувати 40 нових енер� гоблоків. За оцінками фахівців, це коштува� тиме близько 60 млрд дол. США. До 2020 р., згідно з Енергетичною стратегією Росії, вироб� ництво електроенергії має становити майже 1350 млрд кВт·год, з яких 23% генеруватимуть атомні електростанції. Це означає, що загаль� на потужність усіх ядерних енергоблоків у країні через 15 років дорівнюватиме 45 ГВт. Прості розрахунки показують, що для досяг� нення планового рівня, з урахуванням нині� шнього стану ядерної енергетики, необхідно впродовж 2012—2020 років щорічно вводити в експлуатацію по 3 ГВт потужностей. Стосовно реакції громадської думки на розбудову АЕС, то 59% населення Росії підтримують розвиток атомної енергетики. РФ має всі компоненти замкненого ядер� ного циклу — від наукового супроводу до за� хоронення ВЯП. Росія займає активну пози� цію щодо розвитку АЕ у себе в країні і світі. У реакторах і паливі для них, які виготовляє Російська Федерація, зацікавлено чимало країн Східної Європи (Угорщина, Чехія, Сло� венія, Словаччина). «Розвиток атомної енергетики абсолютно неминучий не тільки всередині країни, а й у світі. Ми не повинні прогавити момент. У певному значенні ми маємо зробити експан� сію за межі країни, насамперед у регіони Пів� денно�Східної Азії, де необхідні величезні енергоресурси», — такий ключовий напрям стратегії «Росатому». Китай. Уряд Китаю планує збільшити до 2020 р. виробництво електроенергії за раху� нок АЕС ушестеро. Передбачається ввести 30 нових блоків і забезпечити 4% потреб промисловості в електроенергії. Індія. Нині в Індії 14 блоків АЕС генеру� ють 3,3% електроенергії, або 17 млрд кВт·год. Уряд країни ухвалив рішення збільшити ви� робництво електроенергії на АЕС упродовж найближчих 7 років у 10, а до 2050 р. — в 100 разів. До 2040 р. передбачається почати ефек� тивну експлуатацію АЕС на торії. США. Уряд Сполучених Штатів планує відійти від використання нафти і газу для ви� робництва електроенергії і нарощувати по� тужності для її отримання за рахунок вугілля й АЕС. Нині у США експлуатуються 103 енер� гоблоки, частка атомної енергетики у вироб� ництві електроенергії становить 20%. Країна має всі компоненти ядерного циклу — від на� укового супроводу до захоронення ВЯП. Південна Корея. Сьогодні тут функціону� ють 20 блоків (водо�водяний енергетичний реактор + Канду). Частка атомної енергети� ки у генеруванні електроенергії — 40%. У Південній Кореї налагоджено виробництво власного палива, працює завод з переробки ВЯП, є сховище для відпрацьованого ядер� ного палива. Планується до 2027 р. збільшити кількість блоків до 28. ТЕРМОЯДЕРНИЙ СИНТЕЗ Ядерна енергетика може базуватися не тільки на реакціях поділу, а й реакціях синтезу. Можливими реакціями термоядер� ISSN 0372�6436. Вісн. НАН України, 2006, № 4 9 ного синтезу є такі: H2 + H2 = He3 + n + 3,2Meν, H2 + H2 = H3 + p + 4,0Meν, H2 + H3 = He4 + n + 17,6Meν. Нагадаємо, що в 1938 р. Г. Бете і К. Вейц� зеккер розглянули механізм виробництва енергії на Сонці й інших зірках головної по� слідовності. Вони довели, що основною ре� акцією з виробництва енергії є реакція син� тезу ядер водню (протонів) у гелій, який починається з реакції H 1 1 + C 5 13 = N 6 14 + hν. Далі відбувається ланцюжок реакцій з участю протонів, у результаті яких чотири протони ут� ворюють ядро гелію і вуглецю He2 4 + C5 13. У проміжних реакціях циклу виникають два позитрони і виділяється енергія. Під час цих реакцій кількість ядер вуглецю не змінюєть� ся, а вуглець слугує своєрідним каталізато� ром. Вуглецево�азотний цикл згоряння вод� ню з перетворенням у гелій є основним для зірок з високою температурою. За роботи з теорії ядерних реакцій, особ� ливо відкриття циклу термоядерних реакцій, що є джерелом енергії зірок, Г. Бете 1967 р. присудили Нобелівську премію. Прокоментуємо третю з наведених ре� акцій. Як відомо, тритій H3 ≡ T є радіоактив� ним елементом з періодом напіврозпаду T1/2 = 12,35 року. Природний тритій утво� рюється за рахунок бомбардування азоту нейтронами космічного проміння у реакції N7 14 + n0 1 ≡ T1 3 + 3He2 4. Техногенний тритій виникає внаслідок взаємодії літію з нейтронами в реакції Li3 6 + + n0 1 ≡ T1 3 + He2 4. Ідею використання літію для виробницт� ва тритію у водневій термоядерній бомбі, а саме — твердої речовини дейтериду літію (LiH2), уперше висловили науковці колиш� нього СРСР. Її сформулював В.Л. Гінзбург (березень 1949 р.) і незалежно від нього — О.А. Лаврентьєв (липень 1950 р.). О.А. Лав� рентьєв запропонував також використовува� ти реакції синтезу ізотопів водню для про� мислового виробництва електроенергії. Таку саму пропозицію (застосувати дейтерид літію�6 у гетерогенній водневій бомбі) ще раніше (1947 р.) висловив Є.Теллер у США, але її реалізували тільки після випробуван� ня водневої бомби в СРСР. Конструкція водневої бомби була запропо� нована А.Д. Сахаровим. Реакції синтезу з дей� терієм і тритієм і з напрацюванням тритію під час опромінювання дейтериду літію у блан� кеті, що оточує тороїдальну камеру з дейтерій� тритієвою плазмою, планується здійснити в установках керованого термоядерного синте� зу (КТС). Нагадаємо, що у листопаді 1952 р. у США було випробувано перший наземний термоядерний пристрій типу «бомба» вагою до 80 т, де використали рідкий дейтерій. Пер� ша транспортабельна воднева бомба потуж� ністю майже до мегатонни була випробувана у серпні 1953 р. в СРСР. Роботи з керованого термоядерного синте� зу почалися в СРСР за ініціативою І.В. Кур� чатова, А.Д. Сахарова та І.Є. Тамма (1951 р.). А.Д. Сахаров запропонував використовувати для утримання плазми магнітне поле соле� ноїда, згорнутого у тор: пропускати електрич� ний струм через плазму, щоб уникнути її втрат вздовж магнітних силових ліній і ви� ключити дрейф плазми впоперек магнітно� го поля, який виникає через неоднорідність тороїдального магнітного поля. На основі цієї ідеї у Лабораторії вимірювальних при� ладів (пізніше — Інститут атомної енергії ім. І.В. Курчатова) була розроблена концеп� ція токамака. Перші токамаки в інституті створили в середині 50�х років І.М. Головін і Н.А. Явлінський. Головні переваги керованого термоядерно� го синтезу такі: • величезні, фактично необмежені запаси дейтерію містяться в океані; за оцінками фізиків такої кількості дейтерію достатньо для виробництва енергії за нинішніх темпів її споживання приблизно на мільярд років; • відсутність прямих радіоактивних від� ходів; ISSN 0372�6436. Вісн. НАН України, 2006, № 410 • за умови виробництва енергії в установках КТС не споживається кисень і не проду� куються парникові гази. З 60�х років ХХ ст. започаткована міжна� родна співпраця зі створення керованої термо� ядерної установки, однак вона і досі не розроб� лена, хоча й досягнуто в цьому напрямі значу� щих наукових результатів. Очікується, що такий пристрій, за умови відповідного фінан� сування, створять до кінця першої половини ХХІ ст. [3]. В Україні найбільших успіхів у галузі те� орії й експерименту з керованого термоядер� ного синтезу досягнуто у Харківському фізи� ко�технічному інституті НАН України. Під� ґрунтя цих досліджень заклали видатні фізики — К.Д. Синельников, О.І. Ахієзер, Я.Б. Файнберг, В.Т. Толок. Нині їхні ідеї роз� вивають основоположник високочастотного нагрівання плазми член�кореспондент НАН України К.М. Степанов, піонер робіт з мир� ного використання термоядерного синтезу О.О. Лаврентьєв. У ХФТІ діє унікальна тер� моядерна установка «Ураган�3». Термоядерна енергетика в світі перебуває поки що на етапі науково�дослідних робіт і створення конструкційних матеріалів. Нині важко спрогнозувати реальні терміни введен� ня в дію навіть демонстраційного реактора. На думку вчених, створення промислової термоядерної установки до 2050 р. не слід очі� кувати. Участь у міжнародних проектах зі створен� ня і випробування великих плазмових пас� ток, особливо розробки перспективних мате� ріалів для термоядерних реакторів, вважає� мо, є найприйнятнішим шляхом розвитку цих досліджень в Україні. АТОМНІ РЕАКТОРИ Основою ядерної енергетики раніше були теплові реактори, робота яких забезпе� чувалася обмеженою кількістю дешевого па� лива. На українських АЕС працюють реак� тори типу ВВЕР, що виготовляються у Росії. Вони достатньо надійні: про це свідчить хоча б той факт, що такі реактори функціонують на багатьох європейських АЕС. Упродовж найближчого десятиліття Ук� раїні належить побудувати (чи закупити) 10—12 реакторів, оскільки, починаючи від 2011 р., завершується проектний термін ро� боти 12 енергоблоків на вітчизняних АЕС. Слід зазначити, що останнім часом у реак� торобудуванні з’явилися якісно нові техно� логії. Це передусім реактори на швидких ней� тронах (РШН). Як відомо, теплові реактори працюють на урані�235, якого у природному урані міститься всього 0,7%, тобто паливо використовується дуже нераціонально, та й поклади висококонцентрованого урану на Землі обмежені. А головне, що внаслідок його використання утворюється досить багато відпрацьованого ядерного палива. Під час експлуатації РШН можна викори� стовувати й уран�238, а перевівши його у плу� тоній�239, досягати цілковитого його спалю� вання. Це означає, що такий реактор у про� цесі роботи сам створює собі паливо. Він переробляє весь уран і за часом роботи стає «вічним двигуном». Таким чином, потреба у природному урані для атомної промисло� вості знижується майже вп’ятеро. Реактор на швидких нейтронах може працювати і на торії, запаси якого в Україні значні і переви� щують поклади урану. Ідею створення «швидких» реакторів роз� робили майже одночасно і незалежно один від одного академік АН УРСР О.І. Лейпун� ський (1946—1948 рр.) і Е. Фермі у США. Слід зазначити, що Олександр Ілліч Лей� пунський був палким апологетом і науковим керівником робіт зі створення РШН у СРСР. Коефіцієнт корисної дії реакторів на швид� ких нейтронах уже нині досягає 42% (Росія) замість 33% для реакторів, які працюють на повільних нейтронах, коефіцієнт вигоряння палива — 11%. Очікується, що в реакторах майбутнього останній показник буде не мен� ISSN 0372�6436. Вісн. НАН України, 2006, № 4 11 ше 40%. Звичайно, РШН, як і реактори на повільних нейтронах, виробляють радіоак� тивні відходи, але їхній обсяг набагато мен� ший і від самого початку виключає уран та плутоній. У Росії 25 років успішно працює на Білояр� ській АЕС реактор БН�600. Багато років ек� сплуатувався реактор такого типу в м. Шев� ченко для опріснення води Каспійського моря. Російська Федерація планує до 2030 р. створити і запустити на ринок реактор БН– 1800 потужністю 1800 МВт. У галузі фізики і техніки реакторів, які працюють на швидких нейтронах, Росія при� близно на десятиріччя випереджає США, Францію, Німеччину, Велику Британію, Япо� нію й Індію, де нині також ведуться розроб� ки подібних реакторів. У Національному науковому центрі «ХФТІ» НАН України під керівництвом про� фесора О.С. Бакая розробляють досить перс� пективний з погляду спалювання відпрацьо� ваного ядерного палива проект швидкого ре� актора — рідинно�сольово�ядерний. АТОМНА ЕНЕРГЕТИКА УКРАЇНИ I в наукових колективах, і на рівні владних структур нині обговорюється питання про доцільність і можливість створення в Україні замкненого ядерного циклу. У нас для цього існують певні передумови, але ще більше — неподоланих труднощів. Не слід забувати, що Україна за статусом — не ядерна держава. Однак ми реально працює� мо у тих напрямах, які необхідні для створен� ня власного замкненого циклу. По�перше, країна має великі перспективи у виробництві цирконієвих сплавів і прокату. По�друге, у нас є база для розвитку сучас� ного атомного машинобудування; вітчизняні підприємства випускають конкурентоспро� можні автоматичні системи управління АЕС. Харківський завод «Турбоатом» готовий ви� готовляти турбіни для водно�водяних ро� сійських реакторів ВВЕР�1500. У ННЦ «ХФТІ» НАН України є перспек� тивні розробки у галузі тепловидільних еле� ментів для високотемпературних газових реакторів, високо оцінені зарубіжними фа� хівцями: українських учених запросили до співпраці у комісії МАГАТЕ з розробки та� ких реакторів. Найближчим часом необхідно налагодити промислове виробництво цирконієвих спла� вів та прокату з них, що є дуже важливим еле� ментом ядерного машинобудування, а також інтенсивніше розробляти уранові рудники. Стосовно наукового супроводу розвитку атомної енергетики, то в Україні є для цього висококваліфіковані колективи вчених та інженерів. Це 20 академічних інститутів відділень ядерної фізики та енергетики, фізи� ко�технічних проблем матеріалознавства, фізико�технічних проблем енергетики. Чоти� ри вищих навчальних заклади (Київ, Харків, Одеса, Севастополь) ведуть підготовку кад� рів для АЕС, проектно�конструкторські ін� ститути розробляють проблеми атомної енергетики. Нині в Україні повністю сформована й ус� пішно працює Національна атомна енергоге� неруюча компанія «Енергоатом», яка 2005 р. відпускала електроенергію вартістю 7,14 коп./ кВт⋅год за собівартості — 5,03 коп./кВт⋅год. Зазначимо, що на теплових електростанціях собівартість такої кількості електроенергії О.І. Лейпунський ISSN 0372�6436. Вісн. НАН України, 2006, № 412 приблизно 10 коп. НАЕК «Енергоатом» пра� цює на 13 російських реакторах ВВЕР�1000 та двох ВВЕП�440 і тільки на російському па� ливі. Разом з тим для створення власного замк� неного ядерного циклу в Україні немає клю� чових складників: палива, потужностей з пе� реробки відпрацьованого ядерного палива, сховищ для його зберігання. Щоправда, ос� таннім часом побудували сухе тимчасове схо� вище ВЯП на Запорізькій АЕС. Але найбільшою проблемою є потужна опозиція подальшому розвитку атомної енер� гетики з боку громадської думки, яка сфор� мувалася одразу після Чорнобильської ката� строфи. Для того, щоб атомна енергетика України повністю відповідала сучасним вимогам і за� безпечувала енергетичну незалежність нашої держави, необхідно розв’язати низку нагаль� них завдань: • створити вітчизняне виробництво палива для АЕ (для цього потрібно ~ 1 млрд дол. США); • подовжити термін служби діючих блоків на 15 років, тобто провести їх повноцінну пе� ревірку і виконати профілактичні роботи; • ввести нові блоки (11—12), вибравши типи реакторів і уклавши контракти на будів� ництво на основі тендеру (~ 11—12 млрд дол. США); • побудувати завод з переробки ВЯП (0,6 млрд дол. США); • спорудити сховище ВЯП (можливо, за ра� хунок об’єкта «Укриття» №2) — ініціати� ва Президента України В.А. Ющенка; • побудувати «Укриття» №2 на ЧАЕС (по� над 1,2 млрд дол., на кошти донорів) і ви� вести ЧАЕС з експлуатації (за гроші Ук� раїни). Виконання перелічених заходів потребує величезних коштів — близько 15 млрд дол. США. Здійснення цих робіт разом з упровад� женням енергозберігальних технологій, ви� робництвом у необхідних обсягах енергії на ТЕС за рахунок вугілля і мазуту допоможе Україні позбутися енергетичної залежності і зміцнити національну безпеку. Безперечно, ця програма має бути під постійним контро� лем Президента й Уряду України. Національна академія наук може зробити істотний внесок у науково�технічне забезпе� чення реалізації цієї програми. Досі йшлося тільки про технічний аспект справи. Однак у нас існують соціальні, психологічні та мо� ральні проблеми, які необхідно розв’язати для успішного розвитку атомної енергетики. Двоє з авторів цієї статті — ліквідатори аварії на ЧАЕС. Ми не можемо не висловити своєї думки щодо цих проблем. Загальновідомо, що після Чорнобильської катастрофи громадськість України різко на� лаштована проти «мирного атома» і будів� ництва нових енергоблоків. Нагадаємо, що у нас лише ліквідаторів і переселенців із за� бруднених радіонуклідами територій налі� чується близько 300 тис. осіб. Це означає, що Уряд України, керівництво НАЕК «Енергоатом» з особливою увагою ма� ють поставитися до громадської думки сто� совно перспектив розвитку атомної енергети� ки. Щоб переконати суспільство у її перева� гах, потрібна велика і чесна пропагандистська робота, щоб люди конкретно знали, що їм дасть розбудова АЕС. Інтереси громадян, по� терпілих від аварії на ЧАЕС, безперечно, на� самперед необхідно враховувати у планах роз� витку атомної енергетики. Потрібно, щоб будь�який мешканець країни мав можливість будь�коли отримати інформацію про стан будь�якої з вітчизняних атомних станцій. Тоді населення буде впевненим у надійності і без� печності роботи АЕС, довірятиме професіона� лізму і моральній культурі їх операторів. У Франції, Японії, Бельгії роботі з гро� мадськістю приділяють величезну увагу. Так, будівництво жодного з 59 блоків АЕС у Франції не починалося без узгодження з мешканцями того району, де мала споруджу� ватися АЕС. Жителі місцевості навколо ISSN 0372�6436. Вісн. НАН України, 2006, № 4 13 станції отримували певну «плату за страх» жити поряд з нею. Це — будівництво шляхів, шкіл для дітей, пільгові тарифи на електри� ку, тепло для парників і будинків за пільго� вими цінами тощо. Зрештою, люди, котрі мешкають на територіях навколо АЕС, мають доступ до інформації про радіаційну обста� новку на станції та рівень її безпечності. Гро� мадяни знають свої права, ступінь компен� сації можливих збитків. У Франції існує спеціальний центр з лік� відації можливих аварій зі своїми потягами, літаками й автобусами: транспорт оснащений не тільки необхідною кількістю дозиметрів, а й засобами для дезактивації. В Україні поки що вся ця робота лише в зародковому стані. Мешканці прилеглих до АЕС населених пунктів не мають відповід� них пільг. Більше того, деякі обіцянки, які давали їм на початку спорудження АЕС, вла� дою не виконані. А потерпілі від катастрофи на ЧАЕС і досі не отримують адекватних гро� шових компенсацій. Усі ці соціальні й етичні проблеми необхі� дно без зволікання розв’язувати, і фахівці НАН України готові співпрацювати з урядом у цьому напрямі. 1. World Bank: http://www.worldbank.org/data/ (дані щодо доходів — за станом на 1998 р.). 2. World Bank: http://www.worldbank.org/data/wdi / environment.html; Energy production and use. 3. Велихов Е.П. Проблемы управляемого термоядерно� го синтеза в XXI столетии: Докл. на ежегодном об� щем собр. Международной федерации ученых, Эри� че, Сицилия, авг. 1999 (не опубликовано); Велихов Е.П., Путвинский С.В. Термоядерная энергетика. Статус и роль в долгосрочной перспективе / ИАЭ им. И.В. Курчатова. — М., 1999. — С. 63. 4. International Institute for Applied System Analysis, I IASA / N.Nakicenovic, А.Grubler, А.MacDonald «Global Energy реrspectives». — Cambridge Uni. Press, 1999. — С. 282. 5. Report «Powerful Partnership. Federal Role in International Cooperation on Energy Innovation» presented President’s Committee Advisors on Science and Technology and, Panel on International Cooperation in Energy Research, Development, Demonstration, and Deployment / Ed. John P. Hol� dren // Washington DC, US, 1999. — Р. 314. 6. World Bank: http://www.worldbank.org/data/wdi / environment.html; Energy efficiency and emissions. 7. МАГАТЭ, Sustainable Development and Nuclear Power: http://www.iaea.org. 8. Encyclopedia Britannica (CD). — World Resources and Reserves, 1998. 9. Douglas R.O. Morrison. World Energy and Climate in Next Century // Fifteen Planetary Emergencies: World Federation Scientists Conference. — Erice, Sicily, 1999. — Р. 78. 10. Donnelle H. Meadows, Dennis L. Meadows, Jurgen Randers. Beyond Limits. Confronting Global Collapse. Envisioning а Sustainable Future. — Vermont, USA: Chelsea Publishing Company, Post Mills, 1998. — Р. 415. 11. Головинский С.А., Бойцов А.В. Сырьевое обеспече� ние потребностей действующей и инновационной атомной энергетики // 25 лет работы реактора БН�600: Матер. конф. — М., 2005; Рачков В.И. Атомная энергетика. Состояние и перспективы. — Там само. Б. Патон, В. Бар’яхтар, О. Бакай, І. Неклюдов МАЙБУТНЄ АТОМНОЇ ЕНЕРГЕТИКИ Р е з ю м е Розглядаються перспективи розвитку ядерної енерге� тики України у контексті світових тенденцій і постчор� нобильських реалій. Акцентується на суттєвій ролі АЕС у планах забезпечення енергетичної незалежності країни. B. Paton, V. Baryakhtar, O. Bakai, I. Neklyudov THE FUTURE OF NUCLEAR3POWER ENGINEERING S u m m a r y The prospects of nuclear power engineering of Ukraine within the frames of world trends and post�Chornobyl realities are described. The emphasis is made on essential role of nuclear power stations in the plans of Ukrainian energy independence provision.
id	nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-2006
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
issn	0372-6436
language	Ukrainian
last_indexed	2025-12-07T18:49:57Z
publishDate	2006
publisher	Видавничий дім "Академперіодика" НАН України
record_format	dspace
spelling	Патон, Б.Є. Бар'яхтар, В. Бакай, О. Неклюдов, І. 2008-09-08T10:37:45Z 2008-09-08T10:37:45Z 2006 Майбутнє атомної енергетики / Б. Патон, В. Бар'яхтар, О. Бакай, І. Неклюдов // Вісн. НАН України. — 2006. — N 4. — С. 3-13. — Бібліогр.: 11 назв. — укр. 0372-6436 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/2006 Розглядаються перспективи розвитку ядерної енерге тики України у контексті світових тенденцій і постчор нобильських реалій. Акцентується на суттєвій ролі АЕС у планах забезпечення енергетичної незалежності країни. The prospects of nuclear power engineering of Ukraine within the frames of world trends and post Chornobyl realities are described. The emphasis is made on essential role of nuclear power stations in the plans of Ukrainian energy independence provision. uk Видавничий дім "Академперіодика" НАН України Статті та огляди Майбутнє атомної енергетики THE FUTURE OF NUCLEAR-POWER ENGINEERING Article published earlier
spellingShingle	Майбутнє атомної енергетики Патон, Б.Є. Бар'яхтар, В. Бакай, О. Неклюдов, І. Статті та огляди
title	Майбутнє атомної енергетики
title_alt	THE FUTURE OF NUCLEAR-POWER ENGINEERING
title_full	Майбутнє атомної енергетики
title_fullStr	Майбутнє атомної енергетики
title_full_unstemmed	Майбутнє атомної енергетики
title_short	Майбутнє атомної енергетики
title_sort	майбутнє атомної енергетики
topic	Статті та огляди
topic_facet	Статті та огляди
url	https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/2006
work_keys_str_mv	AT patonbê maibutnêatomnoíenergetiki AT barâhtarv maibutnêatomnoíenergetiki AT bakaio maibutnêatomnoíenergetiki AT neklûdoví maibutnêatomnoíenergetiki AT patonbê thefutureofnuclearpowerengineering AT barâhtarv thefutureofnuclearpowerengineering AT bakaio thefutureofnuclearpowerengineering AT neklûdoví thefutureofnuclearpowerengineering

Майбутнє атомної енергетики

Institution

Similar Items