DOI: https://​doi.​org/​10.​33917/​es-​3.​177.​2021.​24-​31

В ста­тье при­ве­де­ны про­гно­зы сце­на­ри­ев раз­ви­тия ми­ро­вой ядер­ной энер­ге­ти­ки с уче­том огра­ни­чен­но­сти ре­сур­сов при­род­но­го урана и кон­цеп­ции устой­чи­во­го раз­ви­тия. На ос­но­ве новой мо­де­ли ди­на­ми­че­ско­го про­гно­зи­ро­ва­ния ис­чер­па­ния ис­ко­па­е­мых ре­сур­сов рас­смот­ре­ны воз­мож­ные огра­ни­че­ния на раз­ви­тие уг­ле­во­до­род­ной и ядер­ной энер­ге­ти­ки на теп­ло­вых ре­ак­то­рах. По­ка­за­но, что су­ще­ству­ю­щая ядер­ная энер­ге­ти­ка, ос­но­ван­ная на теп­ло­вых ре­ак­то­рах, не имеет дол­го­сроч­ной пер­спек­ти­вы (более 100 лет) по це­ло­му ряду при­чин. Для со­хра­не­ния, тем более для уве­ли­че­ния вкла­да АЭС в про­из­вод­ство элек­тро­энер­гии пред­став­ля­ет­ся наи­бо­лее пер­спек­тив­ным раз­ви­тие двух­ком­по­нент­ных ядер­но-энер­ге­ти­че­ских си­стем с объ­еди­нен­ным уран-плу­то­ни­е­вым ядер­ным топ­лив­ным цик­лом. Од­на­ко ши­ро­кое внед­ре­ние быст­рых ре­ак­то­ров воз­мож­но во вто­рой по­ло­вине те­ку­ще­го века. В бли­жай­шие несколь­ко де­ся­ти­ле­тий ак­ту­аль­ны за­да­чи эко­но­ми­че­ско­го обос­но­ва­ния ди­вер­си­фи­ка­ции про­дук­то­вых на­прав­ле­ний биз­не­са в об­ла­сти за­мкну­то­го ядер­но­го топ­лив­но­го цикла для сце­на­ри­ев раз­ви­тия ядер­ной энер­ге­ти­ки на теп­ло­вых ре­ак­то­рах в усло­ви­ях огра­ни­чен­но­сти тра­ди­ци­он­ных за­па­сов при­род­но­го урана

1. Ме­до­уз Д.Х., Ран­дерс Й., Ме­до­уз Д.Л. Пре­де­лы роста. 30 лет спу­стя. М.: Ака­де­мкни­га, 2008. 342 с.

2. 17 Goals to Transform Our World [Элек­трон­ный ре­сурс] // United Nations Sustainable Development. URL: https://​www.​un.​org/​sus​tain​able​deve​lopm​ent/

3. Устой­чи­вое раз­ви­тие [Элек­трон­ный ре­сурс] // Сайт Госкор­по­ра­ции «Ро­са­том». URL: https://​rosatom.​ru/​sus​tain​abil​ity/

4. Сце­на­рии раз­ви­тия ми­ро­вой энер­ге­ти­ки — 2019. Бу­ду­щее атом­ной энер­ге­ти­ки: поиск гар­мо­нии в энер­ге­ти­че­ском пе­ре­хо­де. М.: МИРЭС, 2019. 66 с.

5. Ха­ри­то­нов В.В. Сце­на­рии раз­ви­тия ми­ро­вой ядер­ной энер­ге­ти­ки // Атом­ный экс­перт. 2019. № 1. C. 47–53.

DOI: 10.33917/mic-2.97.2021.55-63

При­ве­де­ны оцен­ки кон­ку­рен­то­спо­соб­но­сти сба­лан­си­ро­ван­но­го за­мкну­то­го ядер­но­го топ­лив­но­го цикла теп­ло­вых ре­ак­то­ров типа ВВЭР, PWR и BWP с ин­но­ва­ци­он­ным уран-плу­то­ни­е­вым РЕ­МИ­КС-топ­ли­вом, по­лу­ча­е­мым путем пе­ре­ра­бот­ки от­ра­бо­тав­ше­го топ­ли­ва. Рас­смот­ре­ны три ва­ри­ан­та РЕ­МИ­КС-топ­ли­ва — А, Б и С, от­ли­ча­ю­щи­е­ся спо­со­бом до­сти­же­ния обо­га­ще­ния (кон­цен­тра­ции де­ля­щих­ся изо­то­пов ²³⁵U и ²³⁹Pu), необ­хо­ди­мо­го для ре­ак­то­ров. В ка­че­стве кри­те­рия кон­ку­рен­то­спо­соб­но­сти ис­поль­зу­ет­ся топ­лив­ная со­став­ля­ю­щая сто­и­мо­сти элек­тро­энер­гии АЭС, от­ра­жа­ю­щая все за­тра­ты топ­лив­но­го цикла как до ре­ак­тор­ной, так и после ре­ак­тор­ной ста­дии. Раз­ра­бо­тан­ная эко­но­ми­ко-ма­те­ма­ти­че­ская мо­дель топ­лив­но­го цикла поз­во­ля­ет рас­счи­ты­вать сто­и­мост­ные по­ка­за­те­ли ком­по­нен­тов ядер­но­го топ­ли­ва и топ­лив­ную со­став­ля­ю­щую сто­и­мо­сти элек­тро­энер­гии АЭС в за­ви­си­мо­сти от сто­и­мост­ных ха­рак­те­ри­стик клю­че­вых тех­но­ло­ги­че­ских пе­ре­де­лов, вклю­чая пе­ре­ра­бот­ку от­ра­бо­тав­ше­го топ­ли­ва, обо­га­ще­ние ре­ге­не­ри­ро­ван­но­го и при­род­но­го урана, из­го­тов­ле­ние теп­ло­вы­де­ля­ю­щих сбо­рок, об­ра­ще­ние с ра­дио­ак­тив­ны­ми от­хо­да­ми, и про­во­дить срав­не­ние с тра­ди­ци­он­ным топ­лив­ным цик­лом.

Ис­точ­ни­ки:

1.    Ха­ри­то­нов В.В. Ди­на­ми­ка раз­ви­тия ядер­ной энер­ге­ти­ки. Эко­но­ми­ко-ана­ли­ти­че­ские мо­де­ли. М.: НИЯУ МИФИ, 2014. 328 с.

2.    The Economics of the Back End of the Nuclear Fuel Cycle. NEA No. 7061. OECD 2013. 193 р.

3.    Ада­мов Е.О., Ганев И.Х. Эко­ло­ги­че­ски без­упреч­ная ядер­ная энер­ге­ти­ка. М.: НИ­КИ­ЭТ им. Н.А. Дол­ле­жа­ля, 2007. 145 с.

4.    Го­до­вой отчет АО «Атом­энер­го­пром» за 2019. М.: АО «Атом­энер­го­пром», 2020. 109 с.

5.    Фе­до­ров Ю.С., Биби­чев Б. А., Зиль­бер­ман Б.Я., Куд­ряв­цев Е.Г. Ис­поль­зо­ва­ние ре­ге­не­ри­ро­ван­но­го урана и плу­то­ния в теп­ло­вых ре­ак­то­рах. Атом­ная энер­гия 2005. Т. 99. Вып 2. С. 136-141.

В дан­ной ра­бо­те при­ве­де­ны про­гноз­ные дан­ные о ди­на­ми­ке раз­ви­тия ядер­ной энер­ге­ти­ки в мире и Рос­сии, о по­треб­но­стях АЭС в экс­плу­а­та­ци­он­ном пер­со­на­ле с уче­том тем­пов пуска новых ре­ак­то­ров и вы­во­да из экс­плу­а­та­ции ста­рых ре­ак­то­ров. По­ка­за­ны тре­бо­ва­ния нор­ма­тив­ных до­ку­мен­тов к пер­со­на­лу АЭС, осо­бен­но­сти под­го­тов­ки экс­плу­а­та­ци­он­но­го пер­со­на­ла АЭС на долж­ность и под­дер­жа­ния его ква­ли­фи­ка­ции. Про­ана­ли­зи­ро­ва­ны воз­мож­ные риски при под­го­тов­ке и ком­плек­то­ва­нии экс­плу­а­та­ци­он­но­го пер­со­на­ла и их по­след­ствия, а также меры по предот­вра­ще­нию рис­ков. По­ка­за­но уча­стие экс­плу­а­ти­ру­ю­щей ор­га­ни­за­ции в раз­ра­бот­ке новых нор­ма­тив­ных до­ку­мен­тов, уста­нав­ли­ва­ю­щих ква­ли­фи­ка­ци­он­ные тре­бо­ва­ния к ра­бот­ни­кам АЭС. Обос­но­ва­на идея со­зда­ния цен­тра­ли­зо­ван­но­го под­раз­де­ле­ния по под­го­тов­ке пер­со­на­ла АЭС.

В 2013 г. ис­пол­ни­лось 100 лет со вре­ме­ни опуб­ли­ко­ва­ния ста­тьи Ниль­са Бора «О стро­е­нии ато­мов и мо­ле­кул». С этой зна­ме­ни­той ра­бо­ты Н. Бора на­ча­лась ис­то­рия кван­то­вой ме­ха­ни­ки и об­ре­ла фи­зи­че­ский смысл мо­дель атома с мас­сив­ным за­ря­жен­ным ядром и дви­жу­щи­ми­ся во­круг ядра элек­тро­на­ми, ко­то­рую в 1911 г. пред­ло­жил Эр­нест Ре­зер­форд. В связи с этими ис­клю­чи­тель­но важ­ны­ми со­бы­ти­я­ми в ис­то­рии фи­зи­ки автор на­по­ми­на­ет чи­та­те­лям о том, что за чет­верть века до вы­да­ю­щих­ся экс­пе­ри­мен­тов Э. Ре­зер­фор­да и ре­во­лю­ци­он­ной тео­рии Н. Бора пла­не­тар­ная мо­дель атома впер­вые ро­ди­лась у нас, в Рос­сии, в ра­бо­тах Б.Н. Чи­че­ри­на (1828–1904), опуб­ли­ко­ван­ных в 1888–1889 гг. в «Жур­на­ле Рус­ско­го фи­зи­ко-хи­ми­че­ско­го об­ще­ства». Изу­че­ние таб­ли­цы Д.И. Мен­де­ле­е­ва и ана­лиз из­ме­не­ния плот­но­сти хи­ми­че­ских эле­мен­тов из этой таб­ли­цы при­ве­ли Б.Н. Чи­че­ри­на к за­клю­че­нию, что «…все раз­ли­чие ато­мов за­ви­сит от ко­ли­че­ства и рас­пре­де­ле­ния со­дер­жа­ния в них ма­те­рии…», в атоме «…цен­траль­ные эле­мен­ты элек­тро­по­ло­жи­тель­ны, а пе­ри­фе­ри­че­ские элек­тро­от­ри­ца­тель­ны…», то есть «…атом, с своим цен­траль­ным ядром и вра­ща­ю­щи­ми­ся около него те­ла­ми, пред­став­ля­ет ана­ло­гию с сол­неч­ною си­сте­мою».

В ста­тье при­ве­де­на ана­ли­ти­че­ская мо­дель, опи­сы­ва­ю­щая тренд ди­на­ми­ки до­бы­чи урана и поз­во­ля­ю­щая уста­но­вить вза­и­мо­связь мак­си­му­ма его еже­год­ной до­бы­чи и вре­ме­ни на­ступ­ле­ния пика до­бы­чи с из­вест­ны­ми за­па­са­ми ме­тал­ла в нед­рах и тем­пом осво­е­ния за­па­сов. В мо­де­ли при­ня­то, что с те­че­ни­ем вре­ме­ни по мере ис­чер­па­ния за­па­сов урана темп его до­бы­чи умень­ша­ет­ся по ли­ней­но­му за­ко­ну. При­ве­де­ны ре­зуль­та­ты срав­не­ния ди­на­ми­ки до­бы­чи урана в Ка­на­де, Ав­стра­лии, Ка­зах­стане и мире в целом с ана­ли­ти­че­ски­ми оцен­ка­ми по пред­ла­га­е­мой мо­де­ли. По­ка­за­но, что пик до­бы­чи урана в этих стра­нах будет до­стиг­нут в 2015–2040 гг. К се­ре­дине XXI в. до­бы­ча урана в мире зна­чи­тель­но со­кра­тит­ся при су­ще­ству­ю­щих ме­сто­рож­де­ни­ях и тех­но­ло­ги­ях до­бы­чи. Ос­но­вой дол­го­сроч­но­го раз­ви­тия ядер­ной энер­ге­ти­ки долж­ны стать ре­ак­то­ры-раз­мно­жи­те­ли (бри­де­ры) на быст­рых ней­тро­нах, поз­во­ля­ю­щие уве­ли­чить ре­сурс­ную базу ядер­ной энер­ге­ти­ки в 140–300 раз бла­го­да­ря вклю­че­нию в топ­лив­ный цикл изо­то­пов уран-238 и то­рий-232.

Ав­то­ры ста­тьи, опи­ра­ясь на эко­но­ми­ко-ма­те­ма­ти­че­ский ап­па­рат, от­ве­ча­ют на во­прос: “Может ли ядер­ная энер­ге­ти­ка стать “рен­та­бель­ным са­мо­раз­ви­ва­ю­щим­ся биз­не­сом”?

Ав­то­ры ста­тьи, опи­ра­ясь на эко­но­ми­ко-ма­те­ма­ти­че­ский ап­па­рат, от­ве­ча­ют на во­прос: “Может ли ядер­ная энер­ге­ти­ка стать “рен­та­бель­ным са­мо­раз­ви­ва­ю­щим­ся биз­не­сом”?

В бли­жай­шие 15 лет могут всту­пить в строй до 130 ядер­ных бло­ков, из них от 40 до 80 — в Азии, при­чем 15 ре­ак­то­ров уже стро­ят­ся. При этом доля ядер­ной энер­ге­ти­ки в ми­ро­вом энер­го­ба­лан­се может по­вы­сить­ся до 30 про­цен­тов.

В дан­ной ра­бо­те ав­то­ры раз­ви­ва­ют идеи но­во­го эн­тро­пий­но­го под­хо­да к мо­ни­то­рин­гу эко­но­ми­че­ских стра­те­гий на ос­но­ве ана­ли­за ха­рак­те­ра рас­пре­де­ле­ния ре­сур­сов в эко­но­ми­че­ской си­сте­ме. По­ка­за­но, что су­ще­ству­ет оп­ти­маль­ное рас­пре­де­ле­ние, уда­лен­ное как от рав­но­мер­но­го, так и от очень нерав­но­мер­но­го рас­пре­де­ле­ний ре­сур­сов.

Ав­то­ры ста­тьи вы­дви­га­ют ги­по­те­зу об экс­по­нен­ци­аль­ном ха­рак­те­ре пе­ре­ход­ных про­цес­сов кон­ку­рент­но­го рынка то­ва­ра из од­но­го рав­но­вес­но­го со­сто­я­ния в дру­гое в слу­чае из­ме­не­ния со­от­но­ше­ния спро­са и пред­ло­же­ния и пред­ла­га­ют за­ви­си­мо­сти, опи­сы­ва­ю­щие эти пе­ре­ход­ные про­цес­сы. По­лу­чен­ные в ра­бо­те со­от­но­ше­ния могут при­ме­нять­ся для про­гно­зи­ро­ва­ния ди­на­ми­ки по­ве­де­ния кон­ку­рент­ных рын­ков раз­лич­ных то­ва­ров.