proatom.ru - сайт агентства ПРоАтом
Авторские права
  Агентство  ПРоАтом. 27 лет с атомной отраслью!              
Навигация
· Главная
· Все темы сайта
· Каталог поставщиков
· Контакты
· Наш архив
· Обратная связь
· Опросы
· Поиск по сайту
· Продукты и расценки
· Самое популярное
· Ссылки
· Форум
Журнал
Журнал Атомная стратегия
Подписка на электронную версию
Журнал Атомная стратегия
Атомные Блоги





PRo IT
Подписка
Подписку остановить невозможно! Подробнее...
Задать вопрос
Наши партнеры
PRo-движение
АНОНС

Вышла в свет книга Б.И.Нигматулина и В.А.Пивоварова «Реакторы с тяжелым жидкометаллическим теплоносителем. История трагедии и фарса». Подробнее 
PRo Погоду

Сотрудничество
Редакция приглашает региональных представителей журнала «Атомная стратегия»
и сайта proatom.ru.
E-mail: pr@proatom.ru Савичев Владимир.
Время и Судьбы

[10/11/2005]     Ядерная энергетика США: состояние, новые подходы, перспективы

Б.Н.Тюнин, технический директор «РИФ-Терминал»

Ядерная энергетика обеспечивает в США 20% национального производства электроэнергии, уступая лишь угольным ТЭЦ (в мире этот показатель составляет 17%).

В настоящий момент в США находится в эксплуатации 103 блока, размещенных на 65 площадках. Фактически, лицензии на эксплуатацию всех этих реакторов будут продлены на 20 лет с целью удовлетворения потребностей в энергии.

В 2000 году атомные электростанции выработали рекордное количество электроэнергии – 754 миллиарда киловатт-часов, что на 25 миллиардов больше, чем в предыдущем году, и на 178 миллиардов больше, чем в 1990. Достижение этого рекордного показателя позволяет считать это десятилетие лучшим за всю историю отрасли. Средняя стоимость произведенного на АЭС электричества была самой маленькой среди всех видов топлива в течение 1999 года.

Стоимость производства электроэнергии (эксплуатационные расходы, затраты на ТОиР и стоимость топлива) в сравнении составляет, цент за киловатт-час:

АЭС – 1,83;

ТЭС на угле – 2,07;

ТЭС на мазуте – 3,18;

ТЭС на газе – 3,52 (до резкого скачка цен на газ).

Степень безопасности АЭС достигла и продолжает поддерживаться на рекордно высоком уровне. Ни на одной из американских атомных электростанций не было случая, связанного с радиационными выбросами, который мог бы угрожать безопасности и здоровью населения. 2000-ный год стал третьим подряд годом с нулевым показателем незапланированных остановов на всех объектах ядерной энергетики, и на 59 процентах атомных реакторов не происходило автоматических остановов. В дополнение к этому, среднее число значительных событий, произошедших на АЭС Соединенных Штатов, в 2000 году снизилось до 0,03 против 0,44 в 1990. К значительным относятся события, связанные со снижением эффективности важнейших систем безопасности, остановы реактора с осложнениями или эксплуатация в непредусмотренном режиме.

Имеющиеся в настоящий момент дефициты энергии увеличивают общественную поддержку строительства новых атомных электростанций, в соответствии с исследованиями общественного мнения, проведенными в январе и июле 2001 года. Было опрошено 1000 взрослых/совершеннолетних, и оказалось, что процент поддерживающих «строительство большего количества атомных станций в будущем» вырос с 42% в октябре 1999 до 63% в июле 2001. Самое сильное увеличение этого показателя наблюдалось в западных штатах, где он возрос с 33% в октябре 1999 до 63% в июле 2001.

Федеральные законодатели, законодатели в штатах и представители местного управления, наравне с государственными средствами массовой информации, также пересматривают свое отношение к ядерной энергетике, и большинство из них поддерживает увеличение доверия к ней. Основной причиной, обуславливающей широкую общественную поддержку, становится то, что население все больше и больше осознает экологические выгоды от использования ядерной энергии.

Ядерная энергетика была основным средством достижения целей концепции чистого воздуха на протяжении трех последних десятилетий. Между 1973 и 1999 годами, использование ядерной энергии предотвратило выброс 32 миллионов тонн оксида азота, 62 миллиона тонн диоксида серы и 2,6 миллиардов тонн углерода. В течение этого периода производство электроэнергии на АЭС предотвратило выброс большего количества оксида азота, чем было сокращено в результате контроля над электростанциями, работающими на ископаемом топливе, в соответствии с Законом о чистом воздухе. Только в 2000 году использование ядерной энергии предотвратило выброс более чем 4 миллиона тонн диоксида серы (SO2), около 2 миллионов тонн оксида азота и 174 миллиона метрических тонн углеродного эквивалента. При отсутствии ядерной энергетики, разница между текущим уровнем выброса парниковых газов в США и уровнем 1990 года, установленным в качестве точки отсчета в Конвенции по климатическим изменениям увеличится вдвое.

Потребности США в электрической энергии возрастали в 1990-х годах в среднем на 2,2 процента в год, и увеличились на 2,6 процента в 2000 году. Даже если эти потребности будут возрастать умеренно (на 1,8 процента ежегодно) в течение двух следующих десятилетий – как это прогнозируется Службой энергетической информации – государству потребуется около 400 000 мегаватт новых электрогенерирующих мощностей, включая замену электростанций, которые будут закрыты за это время. Введение такой мощности эквивалентно строительству около 800 новых среднемощностных (500 МВт) электростанций – то есть по 40 станций ежегодно в течение ближайших 20 лет. При показателе роста в 2,5 процента в год, что близко к значению, показанному в 1990-х годах, Соединенным Штатам будет необходимо около 564 000 МВт для удовлетворения потребностей в электричестве и замены электростанций, которые выработают свой ресурс.

Основные структурные единицы атомной энергетики США

1. Министерство энергетики (Ministry of Energy – ME).

2. Управление по атомной энергетике, науке и технологии (DOE’s Office of Nuclear Energy, Science and Technology).

3. Консультативный комитет по ядерно-энергетическим исследованиям (NERAC):

Подкомитет по исследованиям, координированию и планированию в области действующих АЭС (the Subcommittee on Operating Nuclear Power Plant Research, Coordination and Planning);

Подкомитет по основным направлениям развития IV Поколения (Generation IV) (GRNS);

Рабочая группа по ближнесрочному развертыванию (Near-Term Deployment Group – NTDG).

4. Комитет по ядерному регулированию (Nuclear Regulatory Committee – NRC).

5. Научно-исследовательский электроэнергетический институт (Energy Power Research Institute – EPRI).

6. Институт эксплуатации АЭС (Institute of Nuclear Power Operations – INPO).

7. Институт атомной энергии (Nuclear Energy Institute – NEI).

8. АЭС.

Совершенствование эксплуатации действующих АЭС

ME и DOE усмотрели в 1980-х годах необходимость решения проблем, связанных с производительностью существующих АЭС и необходимость поддержки возможности строительства новых АЭС в будущем. Прежде всего, отрасль с помощью INPO произвела серьезные необходимые действия для увеличения производительности действующих АЭС. Это действия были жизненно необходимыми для увеличения безопасности, увеличения доверия NRC к возможностям и обязательствам отрасли, и для экономической жизнеспособности объектов ядерной энергетики. Они являлись необходимой предпосылкой для строительства новых станций.

Программы и ресурсы ME для развития усовершенствованных легководных реакторов сократились с 125 миллионов долларов в 1992 году до нуля в 1998. В основном благодаря своевременному докладу Президентского консультативного комитета по науке и технике по нуждам для НИОКР энергетики, составители энергетической политики пришли к соглашению, что должна быть возобновлена поддержка НИОКР атомной энергетики. В ответ на этот доклад ME предложило, а Конгресс выделил денежные средства на две новые программы НИОКР атомной энергетики: Программу ядерно-энергетических исследований (NERI), начатую в 1999 финансовом году с целью преодоления долгосрочных проблем, с которыми сталкивается ядерная энергетика, и программу Оптимизации атомных электростанций (NEPO), начатую в 2000 финансовом году и направленную на повышение производительности действующих АЭС. В программу NEPO в период с 2000 финансового года по 2001 финансовый год было вложено 5 миллионов долларов.

Подкомитет по исследованиям, координированию и планированию в области действующих АЭС консультирует ME по проведению НИОКР, включая определение критериев приоритетного направления исследований эксплуатируемых атомных электростанций, с акцентом на программе NEPO. Несмотря на то, что деятельность этого Подкомитета сосредоточена в основном на действующих АЭС, на него возложена ответственность за консультирование по вопросам любых НИОКР, которые могут принести пользу как действующим АЭС, так и ближнесрочным проектам.

Чрезвычайно сильное увеличение доли АЭС в производстве электроэнергии в США является также одной из наиболее успешных программ по увеличению производительности за прошлое десятилетие. Увеличение выходной мощности эквивалентно введению в энергосистему 22-х электростанций мощностью 1000 МВт, причем это увеличение прошло без потрясений, которые могли бы произойти при подключении новых энергопроизводств. Хотя тот факт, что ни одна атомная электростанция не была построена в США с 1980-х годов, воспринимается как стагнация отрасли, увеличение производительности существующих АЭС стало выгодным с точки зрения защиты окружающей среды способом производства дополнительной энергии.

Рост электроэнергии, вырабатываемой на атомных станциях, обусловлен прежде всего двумя факторами. Первый из них состоит в том, что АЭС стали эксплуатироваться более эффективно. Заметно сократились временные затраты на перегрузку топлива и уменьшилось количество незапланированных остановов, которое было значительным. Второй фактор заключается в непрерывном улучшении оборудования АЭС, что позволяет вырабатывать больше электричества, чем планировалось первоначально.

Инициативы отрасли и ME в области развития ядерной энергетики

В сотрудничестве с ME и при поддержке со стороны EPRI, отрасль в 1983 году приступила к выполнению Программы усовершенствованного легководного реактора (ALWR), которая была сосредоточена на устранении всех технических проблем и недостатков существующих конструкций ядерных реакторов. Первичной технической целью этой программы являлась разработка новых конструкций для будущих легководных реакторов, которые были бы более безопасными, надежными, простыми в эксплуатации и менее дорогими, чем существующие. Средством для достижения такого результата стала разработка опытными сотрудниками в США и в других странах «Требований эксплуатирующих организаций к ALWR» , что позволило объединить уроки, извлеченные за десятилетия всемирной эксплуатации легководных реакторов, а также специальное определение потребностей владельцев/операторов в свете этого опыта. В 1990 году отрасль издала «Стратегический план строительства новых АЭС» с целью осуществления руководства над выполнением программы, который ежегодно обновлялся вплоть до заключительного издания 1998 года.

Этот план собрал воедино все технические и проектно-ориентированные «компоновочные блоки» из DOE-ERPI ALWR программы вместе с институциональными компонентами и компонентами, относящимися к процедурам лицензирования, изданными под ответственностью NEI. Он установил общеотраслевые обязательства по достижению весьма высокого уровня стандартизации конструкций и технологий для всех будущих реакторов. В 1999 году этот «Стратегический план» был заменен на ежегодный документ «Стратегические директивы для ядерной энергетики в XXI веке» (Strategic Direction for Nuclear Energy in the XXIst Century), издаваемый NEI. Один из важнейших моментов этого документа был сосредоточен на строительстве атомных электростанций следующего поколения.

Эти стратегические планы ME последовательно поддерживали жизнеспособность ЯЭУ. ME и отрасль на протяжении многих лет поддерживали разработку усовершенствованных реакторов. Однако их программы по разработке высокотемпературных газоохлаждаемых реакторов и реакторов с жидкометаллическим охлаждением были прекращены в 1994 и 1995 годах, невзирая на то, что нужно еще было выполнить большой объем работ. Программа ALWR, начатая благодаря совместным усилиям ME и отрасли, перестала финансироваться после 1997 г. Отрасль завершила недовыполненный объем работ в 1998 году.

Несмотря на ограничения в финансировании, эти усилия ME и отрасли привели к серьезному повышению производительности эксплуатируемых АЭС, способствовали упрощению процесса лицензирования новых АЭС, а также стандартизировали 3 типа конструкций реакторов, сертифицированных NRC в 1996-1998 гг. Эти три конструкции согласованы с требованиями к предприятиям, установленными в начале 1990-х годов, и соответствуют или даже превышают все требования по безопасности, имеющиеся в США. Они более просты, безопасны и прочны. Эти конструкции были разработаны с целью увеличения проектных выгод, улучшения эргономических характеристик, упрощения процесса строительства и увеличения ремонтопригодности, а также улучшения экономики по сравнению с имеющимися.

Экономические цели, установленные для усовершенствованных легководных реакторов, взятые относительно технологии производства электроэнергии за счет сжигания угольной пыли, были утверждены без учета нерегулируемого рынка производства электроэнергии, а также улучшения экономики и увеличения производительности газовых электростанций с комбинированным циклом. Как результат, хотя эксплуатируемые в настоящий момент АЭС и являются производителями дешевого электричества, усовершенствованные реакторы оказались малорентабельными. Разрегуляция серьезно затруднила процессы крупных финансовых вложений в строительство новых установок.

DOE консультируясь с (Generation IV) (GRNS), разрабатывают «Основные направления развития ядерных технологий» на долгосрочный период развития ядерной энергетики, до 2030 года и далее. «Основные направления развития ядерных технологий IV поколения» сосредоточены на долгосрочных широкомасштабных целях, включая широкий диапазон альтернативных технологий и их применения, а также на задачах производства электроэнергии. Он предназначен для привлечения и руководства над международным сотрудничеством в области НИОКР ядерной энергетики, и послужит как для внутренних, так и для мировых рынков.

Для того чтобы удовлетворить ближнесрочные потребности в ядерной энергии в США, ME организовало NTDG. Эта группа действует в соответствии с Программой Generation IV, и в ее обязанности вошла разработка «Основных направлений ближнесрочного развертывания» (NTD Roadmap); этот документ дополнит долгосрочные «Основные направления развития ядерных технологий IV Поколения». В состав NTDG входят 13 экспертов: владельцы/операторы АЭС, сотрудники фирм-поставщиков реакторов, национальных лабораторий и академических учреждений, которые подчинены непосредственно Управляющему NTDG ME и GRNS.

Документ «Основные направления ближнесрочного развертывания» ограничился рассмотрением лишь тех конструкций реакторов, которые явно обладают потенциалом для введения их в эксплуатацию к 2010 году. Тот же подход применялся при определении технологических и институциональных «брешей», существующих в проектах реакторов для ближнесрочного развертывания, оставляя долгосрочные проблемы (например, общая устойчивость, усовершенствованные топливные циклы, новые технологии, способствующие нераспространению и улучшению контроля над ядерными отходами) для рассмотрения в «Основных направлениях развития Generation IV». Следовательно, настоящий документ не предпринимал попыток установления долгосрочных нужд. Он определял ближнесрочные НИОКР, в силу их необходимости для ликвидации «брешей», и связанные с ними технические и программные потребности в ресурсах (то есть единовременные затраты), относящиеся к ближнесрочному развертыванию, затраты на которое должны быть поделены между отраслью и Правительством.

Наличие проектов реакторов, пригодных для ближнесрочного развертывания

Существует несколько проектов реакторов, которые могут быть развернуты в этом десятилетии. Эти конструкции включают, но не ограничены нижеследующими:

1. Два проекта усовершенствованных легководных реакторов (ALWR), которые недавно были сертифицированы (NRC) для рассмотрения возможности получения объединенной лицензии (COL), которая санкционирует их строительство и эксплуатацию. (Заметьте, что все три конструкции сертифицированы NRC, но одна (System 80+) не была предложена на рассмотрение в NTDG.)

2. Два усовершенствованных реактора с естественной циркуляцией теплоносителя с мощностью более 1000 МВт электрических, которые являются более мощными проектами сертифицированных усовершенствованных легководных реакторов, но сами еще не сертифицированы.

3. Два модульных высокотемпературных гелиевоохлаждаемых реактора с прямым циклом, которые находятся в стадии разработки.

Исследования в области оценки вероятных рисков показывают, что эти конструкции имеют значительно уменьшенную частоту повреждения активной зоны по сравнению с существующими реакторами, уровень безопасности которых и так очень высок, и новые конструкции обладают множеством преимуществ за счет увеличенной надежности, простоты в эксплуатации и запаса прочности. Показателем успеха какой бы то ни было конструкции являются четкие признаки существенной заинтересованности рынка в ближнесрочном развертывании этого проекта.

Установки, входящие в первый раздел списка, приведенного выше, были разработаны для эксплуатации в течение 60 лет, и некоторые из них были построены вне США. Эти установки готовы для продажи, однако их конкурентоспособность в значительной мере ослаблена из-за крайне неопределенных прогнозов на стоимость ископаемого топлива в долгосрочном периоде, особенно это касается цен на природный газ. Если его стоимость достигнет прошлогоднего уровня, то цены на электроэнергию, вырабатываемую АЭС, могут стать выше, чем цена на электричество, производимое газовыми электростанциями, делая первые менее конкурентоспособными. Дальнейшее снижение цен на электричество, получаемое за счет использования ядерной энергии, позволит справиться с неопределенностями, связанными со стоимостью ископаемого топлива. Так как первичным фактором при определении цены на электроэнергию является размер капитальных затрат на строительство АЭС, то должно быть пристальное внимание на определение рентабельных мер по снижению этих затрат и сокращению графика производства строительных работ и для повышения эффективности производств, например, в управлении процессов поставок и строительства. При определении этих улучшений существенным является то, что уровни безопасности и надежности должны быть сохранены, а также должны остаться действительными выданные сертификаты.

Установки из второго раздела представляют собой более мощные версии ранее сертифицированных конструкций или практически завершенный проект усовершенствованного легководного реактора с естественной циркуляцией теплоносителя, которые еще не сертифицированы. Ожидается, что эти проекты достигнут существенного улучшения экономики всего жизненного цикла (ожидается снижение затрат на производство электроэнергии в течение всего срока службы на величину порядка 30 процентов), обеспечивая тем самым возможность успешной ценовой конкуренции в условиях нерегулируемого рынка с электростанциями, работающими на ископаемом топливе.

В установках из третьего раздела теплоносителем является гелий, а замедлителем – графит. К ним относятся маломощные (100-300 МВт электрических) модульные реакторы, отличающиеся друг от друга в первую очередь формой используемого топлива и способом его перегрузки. Их увеличенная безопасность обеспечивается за счет использования топливных частиц, которые могут выдерживать очень высокие температуры без повреждений. Эти проекты находятся на более ранних стадиях завершения, нежели проекты усовершенствованных легководных реакторов и имеют меньшую опытную базу в их эксплуатации, однако обладают возможностями для достижения низких затрат на строительство и затрат в течение всего срока службы, равных или меньших, чем затраты для усовершенствованных легководных реакторов. Один из этих реакторов, модульный реактор с насыпной активной зоной (PBMR), пользуется большим спросом со стороны крупного американского предприятия, входящего в отрасль.

Новые подходы к проблемам ядерной энергетики

A. Контроль за безопасным обращением с отходами

Объекты ядерной энергетики, как и другие электрогенерирующие предприятия, являются источниками отходов и побочных продуктов, обращение с которыми должно быть безопасным. Политика и меры по защите окружающей среды на АЭС уникальны, они используются для избежания или предотвращения влияния на среду с самого рождения коммерческой ядерной промышленности, которое произошло более 40 лет назад. Эффективные меры по сокращению и обработке ядерных отходов успешно предотвращали или смягчали воздействие вредных веществ на воду, почву, места обитания популяций живых организмов и на воздух. На всем протяжении процесса получения электричества посредством использования ядерного топлива небольшое количество отходов и побочных продуктов, выделяющихся в настоящее, подвергаются очистке и выделяются уже безвредными, или тщательным образом заключаются в оболочки, герметизируются и безопасно хранятся.

Безопасное обращение и хранение отработавшего ядерного топлива является одним из наиболее успешных способов по обработке твердых отходов в промышленности. Использованные топливные стержни хранятся в закрытых, облицованных сталью бассейнах или в прочных контейнерах из нержавеющей стали на территориях с ограниченным доступом.

Результатом проведенных мер по увеличению эффективности процесса стало заметное снижение среднего количества ядерных отходов за последние два десятилетия. Вес высокоактивных материалов в использованных топливных стержнях составляет менее 20 метрических тонн на одну АЭС в год.

Несмотря на то, что политика США первоначально предполагала деление отработавшего ядерного топлива на отходы и материалы, которые могут быть использованы еще раз, изменения в этой политике и большие затраты, связанные с повторным использованием топлива привели к появлению проекта захоронения неразделенных ядерных материалов в глубоком подземном хранилище в горе Юкка (Yucca Mountain). Продолжаются исследования в области процесса повторного использования отработавшего топлива – долгосрочная политика, которая может обеспечить создание стратегических топливных запасов топлива, что в свою очередь увеличит вклад электроэнергии, вырабатываемой на АЭС, в устойчивое развитие. Независимо от того, будут ли эти исследования успешными или нет, необходима федеральная программа по обращению с отработавшим ядерным топливом. Даже если будет применяться повторное использование отработавшего топлива, останутся ядерные отходы нынешних электростанций, которые нуждаются в безопасном хранении.

B. Консолидация в отрасли

Компании, владеющие одной-двумя атомными электростанциями, отдают себе отчет в том, что будет все сложнее поддерживать конкурентоспособность в отсутствие ресурсов и эффективности более крупных владельцев, не обладая ресурсами и эффективностью, присущими более крупным компаниям.

Консолидация в отрасли дает много преимуществ, которые обеспечивают более высокую безопасность и надежность производства при понижении затрат:

• Применяется сосредоточенное управление всеми станциями.

• Может быть достигнуто повышение эффективности от роста масштабов производства.

• Финансовый риск может быть распределен по нескольким станциям.

• Могут быть объединены эксперты в областях экономики, техники и управлении.

• Быстрый отклик высококвалифицированных экспертов на проблему, возникшую на какой-либо из станций.

• Использование на всех станциях технологий, хорошо зарекомендовавших себя на какой-либо из станций.

C. Развитие стандартизации

Одним из уроков, полученных за первые годы развития ядерной энергетики в США, стала нехватка стандартизации среди атомных электростанций, в результате чего структура отрасли серьезно усложнилась и возникли препятствия на пути сотрудничества и повышения эффективности. Оба этих фактора увеличивали затраты или сковывали усилия по снижению затрат, так как большинство совместных действий для улучшения конструкций или эксплуатационных свойств должны были разрабатываться отдельно для каждой атомной станции. В 1991 году под руководством INPO и ERPI была разработана Политика стандартизации (как часть «Стратегического плана отрасли по строительству новых АЭС»), и она была поддержана исполнительными директорами всех предприятий отрасли. Эта политика была применена для стандартизации всего жизненного цикла АЭС, начиная с документа «Требования эксплуатирующих организаций» (Utility Requirements Document (URD)), который специфицировал требования к проектам для всех разработчиков реакторов, за которым следовали стандартизированные процессы разработки и строительства для всех проектов и стандартизированные эксплуатационные программы, насколько это было возможно. Эта политика позволит строить все стандартизированные типы реакторов при значительно сокращенных затратах и объединит процедуры, подготовку специалистов, стандартизирует детали и инженерные решения возникающих проблем.

Концепция политики стандартизации отрасли отнюдь не была направлена на сведение всех конструкций реакторов к одному типу, что свело бы на нет все выгоды от имеющейся на рынке конкуренции, и в целом не служила интересам потребителей энергии. Скорее, концепция была направлена на поиск способа сведения всего многообразия конструкций реакторов к нескольким минимально необходимым для удовлетворения потребностей рынка, а также на последующую стандартизацию высокой степени каждого используемого проекта.

D. Государственная энергетическая политика

«Доклад по государственной энергетической политике» (National Energy Policy Report), изданный в мае 2001 Группой по разработке энергетической политики, возглавляемой вице-президентом Чейни, установил всеобъемлющую долгосрочную стратегию, которая использует наиболее развитую методику для создания объединенной энергетической, экологической и экономической политики. Он требует сохранения и модернизации инфраструктуры и увеличения энергетических мощностей. Он определяет жизненно важную роль, которую должна играть ядерная энергетика как единственный крупномасштабный источник энергии, работа которого не сопровождается выбросом парниковых газов и других вредных веществ.

Что касается атомной энергетики, этот доклад сообщает, что «президент поддерживает расширение ядерной энергетики в Соединенных Штатах как основной компонент государственной энергетической политики». Ниже представлены аспекты такой поддержки:

• Поощрять Комиссию по ядерному регулированию (NRC) США в деятельности по гарантированию того, что безопасность и защита окружающей среды являются приоритетными при рассмотрении возможности выдачи лицензии на эксплуатацию новых усовершенствованных ядерных реакторов.

• Поощрять NRC в поддержке усилий предприятий по увеличению количества электроэнергии, вырабатываемой на АЭС, за счет безопасного улучшения эксплуатационных характеристик существующих станций.

• Поддерживать NRC в повторной выдаче лицензий существующим АЭС, которые отвечают расширенным стандартам безопасности.

• Предложить министру энергетики и главе Управления защиты окружающей среды оценить потенциал ядерной энергетики с точки зрения улучшения качества воздуха.

• Увеличить ресурсы настолько, насколько это необходимо для обеспечения безопасности АЭС в свете возможного увеличения количества вырабатываемой энергии.

• Использовать лучшие технологии для создания надежного глубокого геологического хранилища для ядерных отходов.

• Поддержать законопроект, устанавливающий, что фонды владельцев, предназначенные для окончательного вывода АЭС из эксплуатации не будут облагаться налогами.

Доклад также включает две рекомендации, относящиеся к долгосрочным целям развития усовершенствованных топливных циклов. Эти рекомендации поддерживают долгосрочные цели, которые рассматриваются в Программе Generation IV.

E. Совершенствование надзорных процедур

Часть 52 Свода федеральных правил (CFR) была введена в конце 1980-х гг. из-за того, что существующая на тот момент система стала непредсказуемой и крайне неэффективной из-за способа организации надзорных процессов. Необходимость ожидания завершения строительства для получения лицензии на эксплуатацию заставляла владельцев идти на огромный финансовый риск и предоставляла противникам широкие возможности для препятствования и задержки пуска АЭС. Кроме того, административные, законодательные и процессуальные процедуры на практике были построены таким образом, что заостряли внимание на процессах или проблемах, имеющих минимальное значение для обеспечения безопасности и здоровья населения. Часть 52 предназначена для того, чтобы сделать процедуру лицензирования АЭС более предсказуемой, более эффективной и более объективной. Она направляет деятельность и заостряет внимание на тех проблемах, которые являются существенными и имеют значение с точки зрения здоровья и безопасности населения. Предписания Части 52 также предназначены для того, чтобы лучше информировать общественность на самых ранних стадиях развития проекта.

Объединенные лицензии на строительство и эксплуатацию

Объединенные лицензии на строительство и эксплуатацию (COL) атомных электростанций предусмотрены в Части 52. Эта концепция развилась в результате пересмотра накопленного опыта и обсуждения мер по улучшению, особенно касающихся графика производства строительных работ. Она позволяет общественности своевременно получать информацию о строительстве и исчерпывающие отчеты, и позволяет утвердить строительство и эксплуатацию до начала постройки АЭС. В отличие от такой процедуры, на протяжении всего периода строительства АЭС в США в 1960-1980-х гг., Закон об атомной энергии требовал подачи двух заявок: первой на получение (CP) и, когда строительство близко к завершению, второй, на получение лицензии на эксплуатацию (OP). Такая последовательность из двух шагов не являлась проблемой изначально. Однако с течением времени это стало существенной проблемой из-за того, что процессуальные и законодательные препятствия стали требовать чрезвычайно большого промежутка времени для своего решения. Задержка в строительстве атомной электростанции влекла за собой крупные финансовые издержки и откладывала момент начала получения прибыли. Концепция COL решает эту проблему, требуя пересмотра и анализа всех спорных моментов, касающихся конструкции и эксплуатации реакторов, до начала строительства, а также призывая NRC решать вопрос о выдаче COL до этого момента. Претенденты могут ссылаться на конструкции и площадки, одобренные ранее, в связи с этим сократится количество спорных моментов, которые необходимо решать при выдаче COL, и, таким образом, претендентам предоставляется возможность для составления единственного всеобъемлющего отчета, при этом, используя преимущества, связанные с гарантией того, что АЭС начнет свою работу в срок. Разумеется, необходимо применить эту процедуру к какому-либо проекту для того, чтобы на практике убедиться в полезности такого подхода.

Целью процедуры получения COL является обеспечение необходимости решения важных проблем, касающихся выбора площадки, конструкции, строительства и эксплуатации на ранних стадиях развития проекта, когда проект-претендент рассматривается в NRC. Другим преимуществом такой процедуры является то, что вклад и интересы общественности рассматриваются в то время, когда они могут быть учтены наиболее эффективно – то есть до получения ESP, DC или COL, а не после завершения строительства станции, когда возможные исправления ограничены своей дороговизной. Заинтересованные в разработке Части 52 стороны, включая экологические организации, осознали, что сдвиг времени участия населения в развитии проекта и необходимости отчета перед общественностью был уместен и необходим. Новая процедура не позволит откладывать решение вопросов на момент завершения проекта. Существует, конечно, и другая сторона медали, что обсуждалось выше, то есть это необходимость крупных инвестиций в такие области, как разработка конструкции, образование и взаимодействие с населением. Эти затраты весьма значительны, однако преимущества, возникающие за счет стабильности процесса и уверенности в том, что проблема заботы населения о своей безопасности решена до начала строительства, выигрывают в сравнении с непредсказуемыми задержками, возникновение которых сопровождало в прошлом строительство АЭС. Эти характеристики очень схожи с концепцией стандартизации конструкций.

Так как процесс получения COL еще не апробирован, то существует ряд связанных с этим проблем, которые до сих пор не устранены. Сравнение с сертифицированными конструкциями при рассмотрении возможности получения COL оставляет несколько вопросов, связанных с размещением АЭС, которые должны быть решены (например, проект конечного стока тепла), а также ряд проблем, не относящихся к DC (например, требования по надзору за процессом строительства, требования по проектным авариям, требованиям по безопасности). Эти проблемы должны быть вскрыты и решены заблаговременно, вообще, если это возможно, до выдачи первой COL, или, по крайней мере, во время рассмотрения кандидатного проекта. Для проблем, которые не могут быть решены для всех будущих атомных электростанций, общее решение, применимое для семейства станций, использующих стандартизированные конструкции, является предпочтительным.

Критерии инспекции, испытаний, анализа и приемной проверки (ITAAC)

ITAAC требуются согласно предписаниям Части 52 и являются ключевым шагом для подтверждения того, что реактор, получивший COL, действительно строится в соответствии с мероприятиями, указанными в документах, поданных на рассмотрение (Отчет по анализу безопасности) и одобренных NRC, и в соответствии с условиями сертификата проекта и COL. Соответствие этим критериям подтверждается путем тестирования и анализа во время строительства, но до разрешения на загрузку топлива. ITAAC, разработанные для сертифицированных реакторов, были разработаны с учетом мнений общественности по поводу процедуры сертификации и будут включаться в каждую COL, связанную с сертификацией проекта. Построенная АЭС может начинать загрузку топлива и вводиться в коммерческую эксплуатацию только после того, как NRC удостоверится, что она отвечает всем ITAAC.

Разработка надзорных процедур, основанных на оценке риска и опыте эксплуатации

Современные надзорные процедуры основаны на тех же концепциях и принципах, что и 35 лет назад, а именно на детерминистском подходе к определению проектных событий. С увеличением опыта эксплуатации, новое понимание процессов и накопленная информация преобразовывались в новые требования. Эти новые требования становились главными в иерархии существующих надзорных документов безо всякого сопоставления выигрышей в безопасности с ресурсами, необходимыми для выполнения таких требований.

Нынешние нормативные документы обеспечивали высокий уровень защиты здоровья населения и его безопасности. Однако эксплуатационный опыт и анализы риска показали, что этот уровень может быть заметно повышен путем заострения внимания регулирующих ведомств на некоторых требованиях, в то время как ряд других требований может быть сокращен или упразднен. Введение полного подхода, основанного на оценке риска и опыте эксплуатации, заметно увеличит безопасность и защиту здоровья населения путем заострения внимания обладателей лицензии и NRC на проблемах, имеющих существенное значение для безопасности.

В условиях конкурентного рынка энергопроизводств обеспечение безопасности атомных станций должно оставаться задачей первостепенной важности. Подход, основанный на оценке риска и опыте эксплуатации позволит персоналу NRC надзирать, а лицензированным объектам выполнять надзорные требования более рациональным и эффективным способом, что увеличит безопасность атомных станций.

Разработка подхода, основанного на оценке риска и опыте эксплуатации, важен для лицензирования, строительства и эксплуатации будущих АЭС. Нынешние надзорные документы модифицировались столько раз, что стали очень сложными, и они содержат множество устаревших и неадекватных требований. Подход, основанный на оценке риска и опыте эксплуатации структур, может собрать воедино весь опыт, полученный в течение сорокалетнего опыта в лицензировании, проектировании, строительстве и эксплуатации более 100 энергоблоков в США, подчеркивая важные для безопасности элементы, удаляя все требования, которые не влияют и не увеличивают безопасность, а также собрать все улучшения в технологиях обеспечения безопасности и анализ за тот же период. Эти улучшения включают модернизацию систем и компонентов конструкции и функционирования, а также улучшенные конфигурации систем, которые снизили частоту повреждений активной зоны и внедрили более надежные системы безопасности. Методы оценки максимальных проектных аварий, которые применялись в первые годы развития отрасли, наряду с руководящими документами, руководствами и директивами, не давали полного кредита преимуществам новых технологий в безопасности и производстве.

Ключевые принципы, которые должны быть воплощены в новом подходе, основанном на оценке риска и опыте эксплуатации включают:

• Структура должна поддерживать задачи NRC по «адекватной защите здоровья общества и его безопасности» и поддерживать текущие цели безопасности.

• Структура должна сохранить все преимущества детерминистского процесса лицензирования, подтвержденные за более чем тридцатилетнее его использование, наряду с относительно новым пониманием проблемы, и она должна быть построена на мероприятиях, которые уже осуществлялись.

• Новая структура должна сосредоточиться на важных для безопасности проблемах, процедурах и оборудовании, и должна исключить требования в существующих надзорных документах, которые не относятся к безопасности.

• Структура должна быть достаточно гибкой для того, чтобы быть пригодной как для новых проектов ядерных реакторов, так и для существующих проектных сертификатов.

• Структура должна повысить предсказуемость и стабильность процесса надзора, и должна иметь результатом осуществление более эффективных и целесообразных процедур рассмотрения и утверждения проектов, процедур подачи заявок на получение лицензий и надзора за эксплуатацией АЭС, согласующихся со значительностью рассматриваемой проблемы. Это установит приоритетные задачи, связанные с обеспечением безопасности, сделает использование ресурсов более эффективным, уменьшит время на освоение новых АЭС и уменьшит финансовые риски, характерные для неопределенностей надзорного процесса в прошлом.

• Структура должна использовать принцип глубоко эшелонированной защиты, основанный на предотвращении и смягчении последствий аварий в соответствии со степенью неопределенности со значительными последствиями для здоровья и безопасности населения.

Переклассификация систем и оборудования

До сих пор не удалось придти к единому мнению относительно того, как быть с оборудованием и системами, классифицированными в первые годы развития отрасли как относящиеся к системам безопасности, но для которых впоследствии была доказана их низкая значимость для безопасности. Отрасль считает, что к такому оборудованию должны применяться коммерческие отраслевые стандарты, больше не являющиеся стандартами ядерной безопасности. Коммерческие отраслевые стандарты широко используются в ядерной энергетике, также как и в других отраслях с подобным или более сильным влиянием на здоровье и безопасность населения.

Снижение себестоимости заменяемого оборудования реакторов и затрат на строительство новых реакторов является весьма существенным. Так, например, обыкновенный электромотор мощностью в 10 лошадиных сил может быть куплен за 350 долларов. Тот же самый электромотор, покупаемый как элемент, относящийся к системам безопасности, будет стоить в 57 раз дороже, то есть 20 000 долларов. Оба двигателя выполняют одну и ту же функцию, однако разница в цене огромна.

Разница в цене является главным образом следствием увеличенной протяженности процедуры, используемой для выяснения способности детали выполнять определенную функцию. Коммерческие отраслевые стандарты являются в целом удовлетворительными для множества компонентов, не имеющих большого значения для обеспечения безопасности АЭС. Фактически, эти стандарты уже широко используются на АЭС, и их использование может быть существенно увеличено.

«Прогноз 2020» Института атомной энергии

В 2001 году, спустя неделю после того, как была обнародована «Государственная энергетическая политика», Институт атомной энергии выпустил «Прогноз 2020» на развитие отрасли: 50 000 МВт новых производственных мощностей будет введено в энергосистему Соединенных Штатов к 2020 году. Также этот прогноз включает достижение 10-ти процентного увеличения эффективности и выходной мощности существующих АЭС, что эквивалентно введению новых атомных станций суммарной мощностью в 10 000 МВт.

Строительство новых атомных реакторов – ориентировочно 50 новых, со средней мощностью каждого около 1000 МВт – может показаться малой частью по сравнению с общей картиной потребностей США в энергии. Прогнозируется, что введение новых станций суммарной мощностью 50 000 МВт и дополнительные 10 000 МВт, полученные за счет улучшения эксплуатационных характеристик действующих АЭС, лишь немного увеличит долю ядерной энергетики в выработке электроэнергии в США с 20 до 23 процентов. Однако с точки зрения развития отрасли это является важным шагом.

Многие сектора американской ядерной инфраструктуры ослабли в результате того, что ни одна атомная электростанция не была построена за последние двадцать лет, особенно это касается национальных производств и наличия квалифицированных специалистов.

Несмотря на то, что типы конструкций реакторов, заметно улучшенные в плане безопасности, сертифицированы NRC США и готовы к строительству, следующие шаги нового надзорного процесса – выдача первоначального разрешения на площадку для АЭС и объединенной лицензии на строительство и эксплуатацию (COL) – еще не апробированы и могут трактоваться очень широко.

Хотя экономические показатели всех действующих АЭС были выдающимися на протяжении последних лет, экономическая конкурентоспособность новых станций менее очевидна ввиду относительно высоких капитальных затрат на их строительство. В условиях нерегулируемого рынка новые атомные электростанции должны быть конкурентоспособными. Некоторые из типов конструкций, рассматриваемых в настоящем документе, могут стать экономически конкурентоспособными; это зависит от предположений относительно цен на природный газ, стабильности надзорных процедур во время строительства и местных экономических условий. Существенно, что существует ряд мероприятий, которые МЭ и отрасль могут осуществить для улучшения картины.

По материалам зарубежной печати

Журнал «Атомная стратегия» № 12, июль 2004 г.
 

 
Связанные ссылки
· Больше про Атомная энергетика
· Новость от PRoAtom


Самая читаемая статья: Атомная энергетика:
Атомная энергетика России. Время упущенных возможностей

Рейтинг статьи
Средняя оценка работы автора: 3.75
Ответов: 4


Проголосуйте, пожалуйста, за работу автора:

Отлично
Очень хорошо
Хорошо
Нормально
Плохо

опции

 Напечатать текущую страницу Напечатать текущую страницу

"Авторизация" | Создать Акаунт | 0 Комментарии
Спасибо за проявленный интерес





Информационное агентство «ПРоАтом», Санкт-Петербург. Тел.:+7(921)9589004
E-mail: info@proatom.ru, Разрешение на перепечатку.
За содержание публикуемых в журнале информационных и рекламных материалов ответственность несут авторы. Редакция предоставляет возможность высказаться по существу, однако имеет свое представление о проблемах, которое не всегда совпадает с мнением авторов Открытие страницы: 0.06 секунды
Рейтинг@Mail.ru