Атомная проблема
Шрифт:
Реакция деления ядер тяжелых элементов сопровождается высвобождением определенного количества энергии, которая выделяется в виде тепла. Это тепло передается теплоносителем и приводит в действие турбину. Но та часть электростанции, где вырабатывается пар — в скором времени она будет заменена ядерным реактором, — является всего лишь частью общего комплекса сооружений, предназначенных для снабжения потребителя электроэнергией.
Все остальное теоретически должно остаться без изменений. Пар, поступающий из реактора, будет приводить в действие те же турбогенераторы; будут использоваться те же самые высоковольтные линии электропередачи и те же трансформаторы, что и раньше.
Следовательно, атомная электростанция является не чем иным, как тепловой электростанцией, в которой котлы заменены реактором.
Приведем некоторые
Всего несколько лет тому назад американские строительные предприятия оценивали стоимость строительства атомных электростанций мощностью более 100 тыс. квт в 400–500 фунтов стерлингов за киловатт установленной мощности. Хотя в 1956 году эта стоимость составляла всего 200 фунтов, она все еще остается очень высокой по сравнению со стоимостью строительства тепловых электростанций.
Постройка одного реактора типа G-1, подобного тому, какой установлен в Маркуле, обходится примерно в 10 млрд. франков. Стоимость обогатительной фабрики, перерабатывающей в год 1000 т руды и дающей уран с 90 %-ным содержанием урана 235, оценивается в 160 млрд. франков. Установка с дистанционным управлением по обработке 500 т урановых стержней в год стоит около 15 млрд. франков. Эти огромные цифры примерно соответствуют расходам на постройку самых крупных плотин.
б) Вторым фактором, определяющим стоимость, электроэнергии, является срок службы электростанции.
Строящиеся в настоящее время атомные электростанции проработают, по мнению специалистов, 10 лет. В будущем, с применением всех новейших достижений техники, срок их действия увеличится до 20 лет, несмотря на то, что возникнут новые трудности, заключающиеся в преждевременном износе оборудования в результате сильного нейтронного облучения.
в) Третий фактор — эксплуатационные расходы. Эксплуатационные расходы на атомных электростанциях в общей сложности будут выше, чем на тепловых электростанциях. Доля стоимости топлива в общих затратах может быть самой различной в зависимости от типа реактора. На первых атомных электростанциях стоимость топлива составляла одну треть общих расходов, а стоимость сооружений и оборудования — остальные две трети. Такое соотношение в будущем несомненно изменится, и не исключена возможность, что оно станет обратным.
Следовательно, мы установили, что на атомных электростанциях три первых фактора, из которых складывается стоимость электроэнергии, выше, чем на тепловых электростанциях.
г) Но, к счастью, имеется еще четвертый фактор, участвующий в образовании стоимости киловатт-часа, а именно себестоимость топлива.
Можно утверждать, что себестоимость ядерного топлива на единицу производимой энергии гораздо ниже, чем себестоимость горючих ископаемых. На обычных тепловых электростанциях стоимость израсходованного топлива составляет примерно одну треть стоимости выработанной электроэнергии. На строящихся в Англии атомных электростанциях 1 т урана будет эквивалентна 10 тыс. т каменного угля. В последующем эта цифра будет увеличена в 10 раз благодаря введению повторного цикла. Тогда 1 т урана даст такое же количество тепловой энергии, как 100 тыс. т каменного угля. Поэтому в 1975 году в Англии 400 т ядерного горючего смогут заменить 40 млн. т каменного угля. Впрочем, к этому времени графитовые замедлители нейтронов будут заменены, по всей вероятности, жидкими замедлителями, что еще больше уменьшит капитальные расходы на единицу энергии.
Вот некоторые цифры, заимствованные у англичан, которые, как мы уже говорили, достигли больших успехов в области практического использования атомной энергии.
Первые атомные электростанции в Великобритании мощностью 150–200 тыс. квт при работе на 80 % своей мощности потребуют 250 т ядерного горючего (природного урана); впрочем, часть его может быть обогащена. Общая сумма капиталовложений на строительство этих электростанций оценивается в 18,8 млн. фунтов стерлингов (7,5 млн. фунтов — реактор, 11,3 млн. — генератор). Если считать стоимость 1 т урана равной 20 тыс. фунтов стерлингов, то 1 квт-ч энергии будет стоить 0,76 пенса, то есть примерно 3 франка (1 пенс равен 4 франкам, а фунт стерлингов — примерно 1000 франков).
Если взять отношение стоимостей 1 квт-ч установленной мощности на атомных и тепловых электростанциях, мы увидим, что в настоящее время оно равно в США 1,7, а в Великобритании — 1,6.
Впрочем, эта величина должна быстро уменьшаться. Американские специалисты считают, что через 5 лет она снизится до 1,4, через 10 лет — до 1,2, а в дальнейшем будет значительно ниже 1, причем, по мнению некоторых экспертов, она будет стремиться к нулю!
Трудно дать точные цифры, характеризующие это соотношение во Франции, так как мы в этой области находимся лишь в начальной стадии. Перед Управлением национализированными предприятиями по производству электроэнергии поставлена задача — в ближайшем будущем обеспечить замену существующих электростанций и ввести в действие реакторы, которые позволят удваивать выработку электроэнергии каждые два-три года. Первые атомные электростанции, которые по плану должны быть пущены в 1959 году, будут располагаться у слияния рек Луары и Вьенны.
По мнению французских специалистов, соотношение между стоимостями киловатт-часа установленной мощности на атомных и тепловых электростанциях во Франции будет вначале колебаться между 2 и 3; это означает, что 1 квт-ч на атомных электростанциях будет сначала более чем вдвое, но менее чем втрое дороже, чем на тепловых электростанциях. Затем стоимость киловатт-часа будет быстро снижаться благодаря целому ряду причин, на которых мы вкратце остановимся.
а) Непрерывное усовершенствование реакторов. Первая тепловая электростанция, построенная в 1882 году в Нью-Йорке, расходовала 10 фунтов каменного угля на 1 квт-ч вырабатываемой электроэнергии. Одна из последних тепловых электростанций, построенная в 1953 году (Астория), расходует всего 0,75 фунта каменного угля. Следовательно, расход угля на тепловых электростанциях на 1 квт-ч вырабатываемой энергии за 70 лет уменьшился примерно в 13 раз. Следует, безусловно, ожидать, что прогресс в области ядерных энергетических установок будет еще более быстрым.
В бридерных реакторах, или реакторах-размножителях, можно будет получать больше топлива, чем расходовать, то есть количество подвергшегося делению урана будет при известных условиях меньше, чем количество ядерного вещества, получаемого в виде плутония или урана 233.
б) Использование получаемого плутония. В первичных реакторах плутоний, который стоит чрезвычайно дорого, можно будет получать в качестве побочного продукта (1 г плутония в день на 1000 квт мощности). Вернемся к цифрам, которые мы приводили, характеризуя стоимость киловатт-часа на английских атомных электростанциях. Ученые считают, что в течение по крайней мере ближайших 10 лет стоимость 1 кг плутония будет колебаться между 5 тыс. и 10 тыс. фунтов стерлингов. Если взять наименьшую цифру, то есть 5 тыс. фунтов, то 1 квт-ч «атомной» электроэнергии будет стоить не 0,76, а 0,6 пенса (то есть 2,4 франка), что, однако, продолжает оставаться выше стоимости электроэнергии, вырабатываемой в Англии тепловыми электростанциями. Если же взять наибольшую стоимость плутония (10 тыс. фунтов стерлингов), то стоимость киловатт-часа на атомных электростанциях снизится до 0,42 пенса, или 1,4 франка. Следует отметить, что в будущем стоимость плутония будет зависеть от решения вопроса о запрещении ядерного оружия.
в) Наконец, не следует забывать и радиоактивных отходов, к которым мы еще вернемся в следующей главе, поскольку этот вопрос тесно связан с вопросом защиты.
В заключение нужно сказать, что во Франции атомная энергия сможет соперничать по стоимости с обычными источниками энергии не раньше, чем через 15 лет. Следовательно, стоимость электроэнергии, вырабатываемой на атомных электростанциях, будет уменьшаться по мере технического прогресса, тогда как — и это является очень важным обстоятельством — стоимость электроэнергии, производимой тепловыми электростанциями, будет возрастать. Когда кривая уменьшения стоимости атомной энергии пересечется с кривой роста стоимости обычной электроэнергии, встанет вопрос о замене тепловых электростанций атомными.