16+
Регистрация
РУС ENG
Расширенный поиск
http://www.eprussia.ru/teploenergetika/7/116.htm
Газета "Энергетика и промышленность России" | № 04 (07) август 2013

Атомное тепло: надежды и реальность

Атомное тепло: надежды и реальность

Атомная энергетика: пожалуй, ни одна другая отрасль не вызывает сегодня столько споров и противоречий. Если в середине прошлого столетия началась настоящая «ядерная эйфория», то сейчас ученые ломают копья в спорах о будущем мирного атома. И это неудивительно в свете печальных событий в Чернобыле и на Фукусиме.

Хотя доля ядерной энергии и сократилась в ряде стран, особенно в Японии и Европе, отрасль не только жива, но и продолжает развиваться и эволюционировать. Как заявил академик РАН Виктор Сидоренко, «сейчас атомная энергетика занимает устойчивую нишу, и эта ниша обязательно будет существовать. Размер этой ниши будет определяться жизнью и параллельным развитием других направлений: газовых, нефтяных и прочих. Вопрос в том, как дальше будет совершенствоваться атомная энергетика, в каких масштабах. Вопрос также в том, какова будет ее структура, – он тоже важен и остается открытым, потому что связан с топливообеспечением».

При этом сегодня в центре внимания снова оказалось такое направление, как генерация тепла при помощи атома. Разумеется, жители большей части нашей огромной Родины не слишком избалованы теплом природным, поэтому теплофикация всегда была и остается одним из самых социально значимых и топливоемких секторов российской энергетики.

Специалисты отмечают, что в России, как ни в какой другой стране, распространены ТЭЦ, вырабатывающие электроэнергию и тепло для нужд промышленности и ЖКХ в теплофикационном режиме. Их доля по мощности на сегодняшний день оценивается приблизительно в 54 процента. Ни для кого не секрет, что газо-мазутные и угольные котельные и электростанции не только «пожирают» дорогостоящие природные ресурсы, но и пагубно влияют на экологию. Может ли развитие атомного теплоснабжения стать «панацеей» для энергетики топливодефицитных районов?



Атом согреет мир

В начале 80‑х годов прошлого столетия в этом не сомневался никто. Именно тогда, в годы безудержного роста мощностей АЭС, советские атомщики начали активно разрабатывать данное направление. «Наступило время подумать и о других сферах применения атомной энергии. Выработка промышленного и отопительного тепла, включение атомной энергетики в металлургию и химическую промышленность являются задачей значительно более крупного масштаба, чем электроэнергетика», – писал в 1981 году академик А. П. Александров.

Особо отмечалось, что около 30‑40 процентов всех видов топлива используются главным образом для теплофикационных нужд, получения горячей воды и технологического пара. Уже в ближайшей перспективе (через пятнадцать-двадцать лет) объем потребления низкотемпературного (низкопотенциального) тепла, наиболее востребованного в ЖКХ и промышленности, должен был достигнуть 6 миллиардов Гкал. Для выработки такого объема пришлось бы сжечь практически всю годовую добычу нефти, и это при условии полного использования ее теплосодержания, что на практике едва ли возможно.

Атомная станции теплоснабжения (АСТ) и атомная теплоэлектоцентраль (АТЭЦ) – такие имена дали советские атомщики энергообъектам будущего, призванным снизить зависимость энергетики от дорогостоящих природных ресурсов и освободить небо городов от ядовитых продуктов сжигания органического топлива. Если первая предназначалась исключительно для выработки тепла, то цель второй была куда масштабнее: комбинированная генерация тепла и электроэнергии.

АТЭЦ, мощность которых, по словам энергетиков, могла достигать 6‑8 ГВт, должны были решить проблему централизованного теплоснабжения крупных промышленно-городских агломераций, расположенных на расстоянии до 50‑60 километров от генерирующего объекта. По примерным подсчетам, ввод в эксплуатацию Воронежской АТЭЦ позволило бы сэкономить за год 900 тысяч тонн каменного угля и нефтепродуктов. Как отмечали специалисты, для функционирования одной АТЭЦ мощностью 1 миллион кВт в сутки необходимо примерно 16 килограммов ядерного топлива, а это сопоставимо с целым железнодорожным составом мазута.

«Здесь рабочее тепло – пар, прежде чем отдать тепло в сеть теплоснабжения, предварительно срабатывает свой потенциал в турбине для выработки электроэнергии. Собственно, этим и определяется термодинамическая эффективность такого комбинированного способа, то есть высокий КПД теплового цикла, – пояснял академик Виктор Сидоренко, – Другой способ, который можно себе мыслить, такой: тепло, идущее к потребителю, получают не от пара паротурбинного цикла, а непосредственно отбором тепла от первичного теплоносителя атомного реактора.

Таким образом, на границе реактора имеются два независимых потока тепла: один только для получения электроэнергии, а другой только для теплоснабжения. Если разделить и сам источник тепла, тогда мы получим третий способ: два самостоятельно и независимо друг от друга работающих реактора – один для производства электроэнергии (атомная электростанция), а другой – специально для теплоснабжения. Это и есть одноцелевая станция атомного теплоснабжения, которая вырабатывает только тепло».

Что касается АСТ, то их главными абонентами должны были стать рассредоточенные потребители с тепловой нагрузкой 1,5‑2 ГВт. Кроме того, их можно было использовать как дополнительный источник тепла в крупных системах централизованного теплоснабжения. Бесспорный «козырь» АСТ – это возможность интегрировать их в уже имеющуюся городскую инфраструктуру благодаря гораздо меньшей, чем у АТЭЦ, промплощадке и потребности в воде. Однако энергетики подчеркивали, что эти два типа энергообъектов ни в коем случае не должны конкурировать между собой, а напротив – дополнять друг друга, гармонизируя работу всего энергетического комплекса.



Суровая реальность

Как это часто происходит, жизнь вносит свои коррективы, зачастую сводя на нет результаты долгих и упорных трудов. Тогда, в 80‑х, дело не ограничилось одними лишь разработками. Строительство относительно маломощных атомных станций, предназначенных для теплоснабжения, началось под Воронежем, Нижним Новгородом, Томском.

Однако ни одному из этих объектов не было суждено запуститься в эксплуатацию. После чернобыльской катастрофы, навсегда оставшейся в истории как грозное напоминание об оборотной стороне мирного атома, все работы были спешно законсервированы. Станция под Нижним Новгородом, которая была наиболее подготовлена к 1986 году, стала постепенно разукомплектовываться для нужд других атомных объектов.

Какова же ситуация с использованием атома в теплоснабжении сегодня, когда ядерная энергетика в России снова на подъеме? Как считает эксперт по радиационной безопасности группы компаний «Городской центр экспертиз» Владимир Москаленко, сейчас в этой сфере больше вопросов, нежели ответов.

«В настоящее время на некоторых АЭС ведется отбор тепла в небольших количествах для нужд самой станции (как, например, на ЛАЭС), обогрева теплицы (Кольская АЭС). В Томске-7 станция обеспечивала теплом ближайшие населенные пункты. Но это, скорее, исключение, чем правило, и, конечно же, не отдельная отрасль энергетики», – рассказывает господин Москаленко.

Как оказалось, несмотря на все изыскания и проекты 80‑х годов прошлого века, эта тема до сих пор весьма спорна и изобилует «белыми пятнами».

«Исходить здесь следует из возможности отбора тепла и экономической целесообразности его использования, а также из соображений безопасности. Дело не только в сложности технической реализации данных процессов, но и в том, как отбор тепла влияет на работу реактора», – подчеркивает эксперт.

Ведь теплоснабжение, особенно в странах с климатом, подобным российскому, – процесс непостоянный по своей интенсивности. Принцип «у природы нет плохой погоды» неприменим в данной сфере, поскольку частые колебания среднесуточных температур меняют и объем выработки тепла, необходимого абонентам. А это, в свою очередь, означает постоянные изменения рабочих характеристик реактора. Такой режим эксплуатации нежелателен даже для реакторов малой мощности, не говоря уже о большой. Наглядным тому доказательством стала все та же пресловутая чернобыльская трагедия.

Еще один «камень преткновения» атомного теплоснабжения – трудности дальней транспортировки. «Дальний транспорт тепла от АЭС всегда приводит к большим теплопотерям. Поэтому все попытки обеспечивать теплом населенные пункты, расположенные даже в пределах сотни километров (по точным подсчетам – более чем в 20 километрах) от станции, также оказывались убыточными», – рассказывает Владимир Москаленко.

Не менее важный вопрос заключается в том, откуда отбирать тепло. Ведь использовать пар из реакторного контура РБМК – настоящее безумие: пар и конденсат после турбины изобилуют радиоактивными элементами, образованными в зоне реактора в результате активации примесей в воде. Пар и конденсат реакторов ВВЭР – более чистые в плане радиации, так как они циркулируют по второму контуру. Но здесь снова встает вопрос экономической целесообразности.

«Вода как рабочее тело первого и второго контуров АЭС является бидистиллятом, прошедшим дополнительную очистку от примесей через ионообмерные фильтры. Можно сказать, что по своей стоимости эта вода становится золотой. Ее использование для отопления жилых домов и промышленных предприятий – это такая же «топка печей ассигнациями», как и сжигание нефти», – считает эксперт.

Среди обывателей распространено заблуждение о том, что тепло, выделяемое градирнями АЭС, можно использовать для теплоснабжения абонентов. Конечно же, густые клубы пара над огромными трубами выглядят вполне внушительно. Казалось бы, сколько тепла пропадает зазря, в буквальном смысле растворяется в воздухе! Но на самом деле выделяемое градирнями в атмосферу тепло обладает очень низким потенциалом и утилизировать его не представляется возможным.



Пути решения

Большинство энергетиков сегодня сходятся во мнении, что наиболее приемлемый способ развития атомного теплоснабжения – оснащение АЭС какими‑то отдельными нагревательными блоками, где рабочим телом станет пар или вода одного из контуров реакторной установки. При этом нагреваемая вода для теплоснабжения должна будет пройти все этапы водоподготовки, как происходит на станциях с органическим топливом.

«Тогда, если для нагрева воды использовать атомный реактор, этому процессу будут присущи все достоинства и недостатки атомной энергетики. В сравнении с ТЭС атомные станции гораздо экологичнее, они не выбрасывают в атмосферу канцерогенные частицы, однако в случае аварии последствия могут быть катастрофичными», – считает Владимир Москаленко.

Отправить на Email

Для добавления комментария, пожалуйста, авторизуйтесь на сайте

Также читайте в номере № 04 (07) август 2013: