АЭС в мире: История строительства реакторов и передовые технологии

В мире всё больше используют низкоуглеродные источники энергии. Атомные электростанции играют важную роль в этом процессе. С каждым годом число реакторов увеличивается. Как строят АЭС в разных странах мира? И как усовершенствуют их технологии? Подробнее об этом - в материале корреспондента BaigeNews.kz.

Развитие атомной промышленности в мире

Сегодня в мире насчитывается 440 активных ядерных энергореакторов, которые расположены в 32 странах и вносят около 10 процентов в общую выработку электроэнергии. Топ-5 стран по количеству действующих реакторов - США, Китай, Франция, Россия и Япония. Атомная энергетика находит широкое применение как в развитых, так и в развивающихся странах, особенно в Европе. Например, во Франции она составляет приблизительно 64 процента от общего производства электроэнергии, в Словакии – 61 процент, Венгрии – 48 процентов, Финляндии – 42 процента.

Что касается стран СНГ, то атомные реакторы находятся в России, Армении и Беларуси. В Армении доля атомной энергии составляет 31 процент, в России – 18 процентов, а в Беларуси – 28 процентов.

Процесс строительства АЭС

Строительство атомных электростанций — длительный процесс. В среднем возведение ядерного реактора занимает около 10 лет, однако в ускоренном режиме этот срок можно сократить до шести-восьми лет, что является стандартом в мировой практике. Время строительства может значительно варьироваться в зависимости от страны. Например, в Японии, Южной Корее и Китае строительство АЭС происходит быстрее. В Китае на возведение одного энергоблока уходит около пяти лет.

Тип реакторов также оказывает влияние на сроки строительства. Реакторы первого поколения, разработанные в 1950-60-х годах, использовали природный уран и графит в качестве замедлителя. Реакторы второго поколения, характерные для современного флота США, основаны на обогащённом уране и охлаждаются водой. Реакторы третьего поколения, которые появились позже, уже эксплуатируются в Японии, Китае, России и ОАЭ, тогда как проекты четвертого поколения все ещё находятся в разработке и будут иметь замкнутые топливные циклы.

Современные компании-лидеры в строительстве АЭС предпочитают использовать реакторы последнего поколения. Их работа учитывает ошибки, допущенные на АЭС "Фукусима" в Японии.

Проблемы эксплуатации АЭС

Обычно реакторы проектируют на 30-40 лет эксплуатации, но при значительных инвестициях в модернизацию систем и компонентов срок службы может быть продлён. В нескольких странах действуют активные программы по продлению эксплуатации АЭС. Например, в США почти все из 100 реакторов получили продление лицензий с 40 до 60 лет, что оправдывает капитальные затраты на обновление систем и повышение производительности. Некоторые реакторы могут работать и более 80 лет.

Китай и США: Лидеры в строительстве атомных электростанций

Китай зарекомендовал себя как одна из самых успешных стран в сфере атомной энергетики, опережая США по множеству ключевых показателей. Одной из причин его лидерства является строгий контроль правительства над энергетическим сектором и большей частью экономики. Китай стал пионером в разработке и внедрении малых модульных реакторов, которые обладают высокой конкурентоспособностью.

Инновационные достижения Китая в атомной энергетике во многом обусловлены организационными, системными и инкрементными инновациями, при этом активно задействуются ядерные технологии четвертого поколения.

История китайских атомных электростанций началась в конце 80-х годов прошлого века. В марте 1985 года в Циньшане, провинция Чжэцзян, стартовало строительство первой атомной электростанции, которая была официально введена в эксплуатацию в декабре 1991 года и подключена к национальной энергосистеме.

Вторую атомную станцию, расположенную в заливе Дайя, открыли для эксплуатации в 1987 году. Строительство этой станции, находящейся недалеко от Гонконга, изначально вызывало общественные споры на фоне Чернобыльской катастрофы 1986 года. Основные опасения отмечались по поводу экологических проблем и прав жителей Гонконга. Строительные работы проводились предприятиями Guangdong Nuclear Power совместно с британскими и французскими поставщиками.

В 2011 году Китай объявил о старте реализации проекта по созданию более безопасного и экологически чистого ториевого реактора. Учёные из Китайской академии наук отметили, что новый метод будет значительно менее опасным, предполагая, что объём ядерных отходов может оказаться в тысячу раз меньше по сравнению с отходами урановых реакторов, что сделает систему менее подверженной авариям.

Китай активно развивает строительство атомных электростанций, что обусловлено теми же факторами, что и недавний рост мощностей в тяжелой промышленности, включая производство аккумуляторов, магния и солнечного оборудования.

С начала новой волны строительства ядерных объектов в Китае, с 2005 года, отрасль сосредоточила усилия на создании надёжной и локализованной цепочки поставок компонентов для реакторов. Одновременно активно развивался человеческий капитал в области ядерной энергетики.

С 2008 по 2023 год доля Китая в мировых ядерных патентах возросла с 1,3 процента до 13,4 процента. Страна также занимает лидирующие позиции по количеству заявок на патенты в области ядерного синтеза. В ближайшее время Китай планирует возводить от шести до восьми новых атомных электростанций ежегодно. По прогнозам, к 2030 году он превзойдёт США по объёму выработки электроэнергии на своих АЭС. В общей сложности с 2020 по 2035 год Китай намерен построить 150 новых ядерных реакторов.

Кроме того, в декабре 2023 года Китай начал эксплуатацию первой в мире атомной электростанции четвёртого поколения. 

Что касается США, то после Второй мировой войны страна активно разработала и развивала различные типы ядерных реакторов, которые обеспечивают эффективную и безопасную генерацию атомной энергии. Они внедрили инновационные решения в области проектирования и эксплуатации атомных станций.

США продолжают оставаться ведущим мировым производителем ядерной энергии, обеспечивая примерно 30 процентов глобального производства электроэнергии из атомных источников.

Первая атомная станция в стране, расположенная на Три-Майл-Айленд в Пенсильвании, была оборудована прессуризованным водо-реактором (ПВР), который производил электричество благодаря контролируемым ядерным реакциям. Мощность этого реактора составила около 800 мегаватт, и на станции было два энергоблока, каждый из которых включал один реактор. Технические системы обеспечивали надежную эксплуатацию и безопасность работы станции.

Среди ключевых организаций, участвовавших в строительстве этой станции, были такие структуры, как Агентство по атомной энергии и Комиссия по атомной энергии, а также многочисленные частные инженерные компании.

В 2024 году Конгресс США принял закон, нацеленный на ускорение развития ядерного сектора. Этот нормативный акт предполагает упрощение процедур для утверждения новых технологий реакторов и включает стимулирующие меры для компаний, планирующих строительство новых электростанций.

В настоящее время чуть менее полумиллиона человек заняты в ядерной энергетике США, при этом их заработная плата на 25-30 процентов выше, чем в других областях энергетической отрасли.