Альтернативные источники в серьёзный анализ, как правило, «не допускаются» по следующим причинам:
1. К недостаткам ветроэнергетики следует отнести низкую плотность энергии ветрового потока, не превышающей 500 Вт/кв. метр. Такая низкая плотность энергии приводит к большим отчуждаемым площадям. Для выработки ГВт электроэнергии необходимо занять ветряками 70 квадратных километров земной поверхности. Число часов работы сетевых ВЭУ в год, приведенное к номинальной мощности, 2500–3000 ч/год, что соответствует КИУМу около 30%.
2. Плотность потока солнечного излучения на поверхности Земли в полдень ясного дня составляет всего около 1 кВт/кв. метр, а ее среднегодовое значение с учетом сезонных и погодных колебаний для самых солнечных районов земного шара не превышает 250 Вт/кв.метр (для средней полосы России 120 Вт/кв.метр). Солнечная энергия остается весьма дорогой: стоимость генерации соответствует 15–20 евроцентов на киловатт -час.
Поэтому больше нескольких процентов даже при современном уровне энергопотребления альтернативным источникам не отводят.
Есть и третий сценарий: «Атомный прорыв». Как следует из названия, это прорывной сценарий. Создается современная технологическая платформа как системный интегратор всей энергетики. Сценарий требует ясной политической воли на государственном уровне, на уровне Академии наук и сообщества ученых.
В этом сценарии доля ядерной энергетики в общемировом энергетическом балансе должна будет достигнуть 60-80% против современных 5-6%.
Современная атомная энергетика полностью работает на изотопе урана-235 (U235). Его всего 0,7% в природном уране, в основном состоящем из изотопа урана-238 (U238), который в используемых сегодня реакторах на тепловых нейтронах не «горит».
Многие специалисты уже давно указывали на скорое исчерпание запасов урана-235 в случае широкого развития атомной энергетики. В частности, в 2008 году швейцарский учёный-физик Микаэль Диттмар провел масштабное исследование и установил, что в ближайшие несколько лет мировая энергетика может столкнуться с дефицитом урана-235.
Прямым подтверждением этого является то, что практически ни одна из развитых стран Запада не строит ядерных реакторов, использующих этот изотоп урана. Большинство реакторов, работающих на Западе, к 2013 году выработают свой ресурс и будут выводиться из эксплуатации. Так, США заказали строительство последней АЭС в 1968 году. Поэтому западные страны выйдут из этой ситуации с минимальными потерями.
Российская программа, наоборот, ориентирована на масштабное строительство АЭС с реакторами ВВЭР-1000, использующих в качестве топлива уран-235. Данное направление с подачи «Росатома» было провозглашено в докладе президента в качестве основного направления развития атомной энергетики в России на ближайшую перспективу. Но после 2013 года построенные АЭС останутся без топлива. То же ждёт и АЭС, строящиеся в развивающихся странах.
Именно поэтому «прорывной сценарий» С.В. Кириенко связывает с реакторами на «быстрых нейтронах»: «Исходя из этого, следующим шагом является быстрая энергетика, атомная энергетика, энергетика на быстрых нейтронах. На первом заседании комиссии, Дмитрий Анатольевич, Вы поставили задачу: в качестве приоритетов надо брать только те направления деятельности, в которых у нас есть задел. Здесь у нас уникальный задел, лучший в мире, поскольку в России действует сегодня единственный в мире коммерческий реактор на быстрых нейтронах, это БН-600 на Белоярской атомной станции под Екатеринбургом, опыт БН-350. Эти реакторные установки отработали более 140 реакторо-лет, причём очень успешно, и у нас уникальный опыт работы на них».
Это высказывание С.В. Кириенко следует проанализировать с точки зрения возможности создания широкомасштабной ядерной энергетики для всех стран в первой половине XXI века и решения проблемы нераспространения ядерного оружия. В.В. Путин неоднократно в своих выступлениях указывал, что «к ядерной энергетике в XXI веке должны иметь доступ все страны без какой-либо дискриминации». Кроме того, необходимо упомянуть и вопрос об «имеющимся заделе» по различным направлениям развития ядерной энергетики, поскольку на этот вопрос указал президент.
Современная энергетическая программа России
Для России как северной страны невозможно полагаться на развитие так называемой «альтернативной энергетики» на возобновляемых энергоресурсах (ветер, солнце, биомасса, геотермальная и др.). Почти тридцатилетний опыт развитых стран мира по использованию и форсированному развитию данных видов производства энергии однозначно показал, что за их счёт невозможно обеспечивать базовые потребности в энергии даже в условиях тёплого климата.
Также важно осознать, что в настоящее время Россия не является энергетической супердержавой. Существующий в настоящее время экспорт углеводородов не восстанавливает международного статуса России и не заменяет собой наукоёмкий советский ВПК. Ставка, прежде всего, на углеводородное сырьё в ближайшие десятилетия является для страны абсолютно неперспективной и однозначно проигрышной. Технологии типа нано или программного обеспечения не гарантируют стабильности страны. Примером этого являются США, в которых данные технологии развиты наиболее сильно. Однако это не спасает их от финансовых и геополитических проблем. Ключевыми сегодня являются только энергетические технологии, обеспечивающие выживание человечества. Страна-создатель таких технологий будет лидером человечества.
Очевидно, что для России и мира на ближайшие десятилетия подлинной альтернативой углеводородной энергетике является только ядерная энергетика.
1. Решение данной задачи в нашей стране связывается с переходом к середине века всей мировой атомной энергетики на замкнутый ядерный топливный цикл (так называемый уран–плутониевый, а в будущем и ториевый, цикл) на базе реакторов-размножителей на быстрых нейтронах (бридерах), когда извлечённые из отработанного ядерного топлива (ОЯТ) уран и плутоний повторно используются в качестве нового ядерного топлива. Ядерные реакторы-размножители, по замыслу их разработчиков, способны включить в топливный цикл U238, запасы которого в 140 раз превосходят запасы U235. В реакторах-размножителях U238 превращается в Pu239, также являющийся ядерным топливом.
При этом принимается, что организация перехода к замкнутому ядерному топливному циклу, наряду с использованием быстрых реакторов, позволит уйти от критической недостаточности ресурсной базы ядерной энергетики («природно–урановой зависимости»), построить расширенное воспроизводство ядерной энергии, в частности, использование гигантского количества уже накопленного сырьевого материала U238 и плутония.
Хотя идея бридеров (реакторов-размножителей делящихся изотопов) была предложена Лео Сцилардом в 1943 году, первый экспериментальный бридер тепловой мощностью 0,2 МВт был введен в действие 20 декабря 1951 года в Айдахо, США. В СССР похожий реактор – четырьмя годами позже - в Обнинске. Сегодня идея реакторов на быстрых нейтронах однозначно связывается только с расширенным воспроизводством ядерного топлива.
В 1956 г. консорциум компаний США начал сооружение 65 мВт бридера “Ферми-1”. После его пуска в 1966 г. из-за блокады в натриевом контуре произошло расплавление активной зоны. Реактор демонтирован. Больше США к идее бридеров не возвращались.
Германия построила бридер в 1974 г. и закрыла в 1994 г. Промышленный бридер SNR-2 в эксплуатацию так и не был введён из-за неконкурентноспособности и нерешённости проблемы ОЯТ.
Франция в 1973 г. ввела в эксплуатацию бридер “PHENIX”, а в 1985 г. промышленный “SUPERPHENIX” стоимостью 5 млрд. USD. В настоящее время их работа прекращена.
Япония в 1977 г. построила опытный бридер “Дзее”, на работу которого до сих пор не получена лицензия. Большой промышленный бридер “Мондзю”, введенный в эксплуатацию в 1994 году, в декабре 1995 г. закрыт после пожара из-за утечки теплоносителя (натрия).
Причины того, что во всех странах отказались от идеи бридеров, заключаются в следующем.
Проблемы БР связаны с гораздо большими технологическими сложностями, большими проблемами с ОЯТ, с проблемами нераспространения. Сегодня даже не обсуждается вопрос о строительстве бридеров в третьих странах, поскольку на каждом бридере должно существовать радиохимическое производство для выделения наработанного плутония. Причём в этом производстве на каждые миллион киловатт электрической мощности будет циркулировать более двадцати тонн плутония, а бомбу можно сделать из 6 кг. В промышленно развитых странах вопрос строительства бридеров даже не обсуждается. Во время посещения нами США и Китая специалисты этих стран просто смеются: «Заявляете об избавлении всего мира от плутония, а сами строите плутониевые бридеры! Раз нет дискриминации в доступе к вашей ядерной энергетике, то, может быть, построите плутониевый бридер в Иране и Северной Корее?». Этот вопрос надо задать С.В. Кириенко.