Электроэнергетика

Электроэнергетика
Электроэнергетика – базовая отрасль российской экономики
Российская электроэнергетика и ее место в мире
Основные этапы развития отечественной электроэнергетики
Структурная перестройка электроэнергетики России в 1990-е годы
Реформирование электроэнергетики в 1998—2008 гг.
Реформирование электроэнергетики в 1998—2008 гг.
Техническая база российской электроэнергетики
Электропередача
Оперативно-диспетчерское управление
Примеры рынков электроэнергии
Особенности розничного рынка электроэнергии США
Уроки, вытекающие из обобщения опыта и функционирования рынков электроэнергии
Синхронная зона ЕЭС/ОЭС
Торгово-экономическое сотрудничество российской электроэнергетики
Реформа электроэнергетики в России
Организация реформирования электроэнергетики
Переход к конкурентным рынкам
Организационно-экономическая структура отрасли электроэнергетики
Операционная деятельность
Применение модели товарно-денежных потоков
Основные субъекты рынка электроэнергии
Распределительные сетевые компании
Организации коммерческой инфраструктуры
АО-энерго - энергосистемы изолированных регионов
Задачи реформирования энергосистем Дальнего Востока
Система государственного регулирования в электроэнергетике
Сфера и методы тарифного регулирования в современной электроэнергетике
Стимулирующее регулирование
Система регулируемых тарифов в российской электроэнергетике
Тарифы на услуги по передаче электрической энергии
Недискриминационный доступ к услугам естественных монополий
Антимонопольное регулирование рынка электроэнергии
Методы антимонопольного регулирования
Прогнозирование и проектирование развития электроэнергетики
Системное проектирование электроэнергетики
Система рынков в электроэнергетике
Основы построения оптового и розничных рынков
Узловое ценообразование
Балансирующий рынок
Рынок мощности
Рынок системных услуг
Финансовые права на передачу
Розничный рынок электрической энергии
Особенности оптового рынка в российской электроэнергетике
Особенности российского розничного рынка электроэнергии
Рынки сервисов
Рынок тепловой энергии и его взаимосвязь с рынком электроэнергии
Особенности рынков тепловой энергии в России
Управление надежностью в электроэнергетике
Обеспечение надежности Механизмы управления надежностью
Рынок системных услуг и основные направления повышения надежности
Атомная энергетика
Атомная энергетика занимает важное место в энергетике России.
Экологические проблемы эксплуатации АЭС
Концепция экологической безопасности АЭС
Природоохранные технологии на АЭС
Отработаное ядерное топливо
Демонтаж АЭС по окончании ее нормальной эксплуатации
Геотермальная энергетика
Электромашиностроение и электротехника
Особенности экологических проблем ТЭС и ГЭС, пути их решения
Проблема эмиссии парниковых газов

Демонтаж АЭС по окончании ее нормальной эксплуатации (после исчерпания ресурса) является чрезвычайно сложным и экологически опасным процессом.

В предстоящие 10-20 лет предстоит строительство десятков АЭС и одновременно начало снятия с эксплуатации более десяти энергоблоков АЭС. После дезактивации всего оборудования и его разрезания на детали на хранение (захоронение) поступит около 20 000 м3 РАО, что требует затрат примерно 0,5 млрд. долл. В США полные расходы на снятие с эксплуатации и демонтаж реактора PWR (аналог ВВЭР) мощностью 1000 МВт (э) оцениваются в 200 – 264 млн. долл.

Геоэкологи предлагают решение проблемы: минимум дезактивации, минимум разборки оборудования, фиксация барьерами безопасности остатков радиоактивного оборудования, включая корпус реактора и основные трубопроводы, в здании реактора, создание на его месте «техногенного месторождения» металлов. Теплоноситель реактора и дезактивационные воды, если позволяют геологические условия в месте расположения АЭС, можно удалить в глубинные пласты коллекторы.

Планируемые к строительству АЭС должны размещаться с учётом потребностей в энергии, наличия инфраструктуры транспорта, промышленности, кадров и т.п. Неучёт фактора обращения с РАО в период эксплуатации АЭС и после её останова приведёт к потерям примерно в миллиард долларов. При выборе места строительства АЭС нужно учитывать геологические условия для сооружения полигона для изоляции жидких РАО. В России имеется возможность расширения применения технологии глубинной изоляции РАО, а также и других промышленных стоков. В соответствии с картой условий для возможности использования этой технологии на территории РФ, составленной ФГУП Гидроспецгеология, более 60 % территории характеризуется благоприятными условиями. Дополнительные изыскательские работы для уточнения мест «привязки» новых АЭС по этому параметру должны обязательно планироваться при выдаче технических заданий на их проектирование.

Мониторинг

Для обеспечения экологической безопасности требуется достоверная, полная и своевременная информация о состоянии природных ресурсов, качестве окружающей среды и уровне ее загрязнения в районах расположения АЭС. Производственный экологический мониторинг (ПЭМ), выполняемый Экологическими службами АЭС позволяет получать, обрабатывать и анализировать информацию для оценки состояния окружающей среды и выработки своевременных и экономически эффективных решений. Объем ПЭМ и его периодичность определяется соответствующими регламентами, согласованными и утвержденными в установленном порядке.

Получение информации о нерадиационных факторах воздействия АЭС обеспечивается проведением комплекса специальных организованных наблюдений в рамках производственного экологического мониторинга, а также в рамках проведения научно-исследовательских работ специализированными организациями по специально разработанным программам, что позволяет прогнозировать и предупреждать неблагоприятные и аварийные ситуации.

К объектам производственного экологического мониторинга АЭС относятся:

окружающая среда в пределах санитарно-защитной зоны и зоны наблюдения АЭС, в том числе атмосферный воздух, поверхностные и подземные воды, земли (почва);

источники поступления загрязняющих веществ в результате основной деятельности АЭС;

источники антропогенного воздействия на окружающую среду, в том числе производственные объекты, пуско-резервные котельные, автотранспортные хозяйства, агропромышленные хозяйства, ремонтно-строительные цеха;

размещение опасных отходов (нерадиоактивных);

иные виды деятельности на атомных станциях, способные оказать прямое или косвенное воздействие.

Задачи мониторинга состоят в том, чтобы

получить комплексную информацию о концентрациях вредных веществ в различных компонентах экосистем,

сопоставить результаты измерений с нормативными показателями содержания веществ в компонентах экосистем,

оценить состояние экосистем и возможные последствия техногенных воздействий,

использовать результаты измерений для совершенствования расчетного моделирования процессов в экосистемах и оценок последствий техногенного воздействия,

использовать результаты анализа для разработки «обратных связей» и управления состоянием системы «АЭС + окружающая среда».

Современные и будущие технологии ядерного топливного цикла имеют значительный потенциал развития в плане повышения экологичности производства, в том числе:

совершенствование технологий в отношении обращения с РАО и ОЯТ;

совершенствование системы государственного учета и контроля РАО;

снижения техногенных рисков существующих атомных реакторов.

Альтернативные технологии

Одна из основных проблем, связанных с захоронением радиоактивных отходов в породах земной коры, заключается в поиске новых, более пригодных модификаций кристаллических матричных материалов.

Традиционно в странах с развитой ядерной энергетикой (США, Франция, Германия) для иммобилизации радионуклидов применяли стекольные матрицы(боросиликатные и алюмофосфатные по составу). Эти стекла по своим свойствам близки к алюмосиликатным, только в первом случае алюминий заменен бором, а во втором – кремний фосфором. Эти замены вызваны необходимостью снижения температуры плавления расплавов и уменьшения энергоемкости технологии. В стекольных матрицах достаточно надежно удерживается 10-13 мас.% элементов радиоактивных отходов. В связи со спецификой стекла как метастабильной фазы, эти способы остекловывания радиоактивных отходов не отвечают требованиям их длительного безопасного хранения. Как показали исследования, даже наиболее устойчивые к процессам физико-химического выветривания алюмофосфатные стекла, оказываются малостабильными при условиях захоронения в земной коре. Что же касается боросиликатных стекол, то согласно экспериментальным исследованиям, в гидротермальных условиях при 350оС и 1 кбар они полностью кристаллизуются с выносом элементов радиоактивных отходов в раствор. Поэтому для захоронения в условиях земной коры требуется создание дополнительных защитных барьеров.

В конце 70-х годов прошлого века были разработаны первые кристаллические матричные материалы - синтетические горные породы (синрок). Эти материалы состоят из смеси минералов – твердых растворов на основе титанатов и цирконатов и гораздо более устойчивы к процессам выщелачивания, чем стекольные матрицы.

Тем не менее, стеклование радиоактивных отходов с последующим хранением стекольных матриц в специальных хранилищах является пока единственным методом промышленного обезвреживания радионуклидов. Матричных материалов, удовлетворяющих всем требованиям, нет. Стекла и кристаллические матрицы (синрок и, возможно, насикон) являются наиболее приемлемыми по комплексу физико-химических и механических свойств, однако, высокая стоимость как производства, так и исходных материалов, относительная сложность технологической схемы ограничивают возможности широкого применения синрока для фиксации радионуклидов.

В качестве потенциальных матриц - фиксаторов радиоактивных отходов предложены твердые растворы минералов. Идея о целесообразности применения твердых растворов минералов в качестве матриц для фиксации элементов радиоактивных отходов была подтверждена результатами широкого петролого - геохимического анализа геологических объектов. Использование фазовых трансформаций имеет много преимуществ перед другими методами отверждения радиоактивных отходов.

Исследуются также способы:

захоронение РАО подводными лавинами,

дезинтеграция РАО подземным ядерным взрывом,

самозахоронение высокоактивных долгоживущих РАО в глубинные слои земной коры.

Другое направление – перемещение РАО в естественную подвижную среду: гидросферу, атмосферу, космос и т.п. – с расчётом на рассеяние, разбавление до концентраций, оценивающихся как допустимые. Таковы, например, практика «разбавления низкоактивных жидких отходов в морской среде», предложения по «удалению РАО в космическое пространство», на астероид, необитаемый остров и т.п. Ненадёжность этого направления достаточно убедительно выявляется экосистемным анализом.

Время естественного «затухания» радиоактивности у некоторых РАО весьма велико; период полураспада составляет от тысячи до нескольких миллионов лет. Это значительно превышает время физического износа любых известных искусственных сооружений: Следовательно, отсутствуют гарантии от проникновения РАО в биосферу и среду обитания человека.

Еще один вариант полного решения состоит в переводе РАО, без изменения их свойств радиоактивности, в состояние, близкое или аналогичное тому, в котором радиоактивные вещества находились до извлечения их человеком, из природной среды.

Пример принципиального решения: включение РАО в химически и физически достаточно устойчивые соединения, с близким к природному уровнем радиоактивности, с расположением в пространственно локализованном виде в земной коре. Этот вариант состоит в использовании природных геологических, гидрохимических, геохимических, гидрогеологических процессов образования физико-химически устойчивых соединений и формирования минеральных (рудных) геологических тел (месторождений) гидротермального генезиса для связывания РАО в природных условиях в пространственно локализованные геологические комплексы, относительно безвредные (не опасные) для биосферы. В качестве примера района для оценки возможности реализации предложения в проекте рассмотрен один из Курильских островов.

Реализация предложенных в этом варианте сочетаний природных и техногенных механизмов может привести к одному из полных, окончательных решений проблемы РАО.

Концептуально иной подход к проблеме обращения с отработавшим ядерным топливом предлагается в концепции «Не РАО, а СМАК (сырьевой материал атомного комплекса)». При условии минимизации объёма все РАО могут рассматриваться как ценное сырье. В разных технологиях концентрируются разные химические элементы. Поэтому это «техногенные месторождения», а целесообразность их последующего извлечения определят потомки.

Основные принципы концепции «Не РАО, а СМАК»:

- РАО отличаются от других техногенных отходов способом и степенью воздействия на организмы, снижением его со временем; как и другие ксенобиотики, они должны подлежать изоляции от биосферы;

- объёмы РАО АЭС и в топливном цикле относительно малы, принципиально могут быть уменьшены ещё в несколько раз, а по составу – это разнообразные химические элементы

- СМАК должны сохраняться в компактной форме как техногенные месторождения;

- подготовка СМАК к безопасному хранению предполагает: минимизацию объёмов, разделение потоков разных по химическому составу продуктов (с учётом экономической целесообразности), их классификацию и паспортизацию в местах производства, раздельное хранение в отсеках хранилищ в соответствии с составом, классами ядерной, радиационной, токсической и пожарной опасности.

Решение экологических проблем как радиационных, так и нерадиационных факторов воздействия АЭС на окружающую среду является основой долгосрочного развития атомной энергетики.

Атомная и традиционная энергетикаю Экологические проблемы