книги из ГПНТБ / Петросьянц А.М. Атомная энергетика зарубежных стран. США, Канада, Великобритания, Франция, ФРГ, Италия, Швеция, Швейцария, Япония

AM. ПЕТРОСЬЯНЦ

АТОМНАЯ

ЭНЕРГЕТИКА

ЗАРУБЕЖНЫХ

СТРАН

США, КАНАДА ВЕЛИКОБРИТАНИЯ, ФРАНЦИЯ. ФРГ, ИТАЛИЯ, ШВЕЦИЯ, ШВЕЙЦАРИЯ ЯПОНИЯ

МОСКВА АТОМИЗДАТ 1974

ПРЕДИСЛОВИЕ

Атомная энергия нашла применение в различных отраслях промышленности, медицине, сельском хозяйстве. Но наибольшее применение она получила в промышленном производстве электроэнергии.

Атомная энергетика стала самостоятельной отраслью производства. Крупнейшие капиталистические страны уси­ ленно развивают атомную энергетику, строят атомные электростанции (АЭС), считая это средством не только удовлетворения потребностей своих стран в электри­ ческой энергии, но и завоевания внешнего рынка — путем строительства атомных электростанций или поставок атомноэнергетического оборудования и ядерного топлива для АЭС в другие страны.

В настоящей книге читатель найдет интересные сведе­ ния о состоянии и развитии атомной энергетики в таких ведущих капиталистических странах, как США, Канада, Великобритания, Франция, ФРГ, Италия, Швеция, Швейцария, Япония. В ней использованы многочисленные публикации зарубежной печати, материалы конференций, симпозиумов и лекций, которые читал автор в Харьковском университете и других научных учреждениях.

По роду своей деятельности автору пришлось посетить многие страны, многие атомные электростанции в разные периоды их строительства, монтажа и эксплуатации. Это не могло не отразиться на содержании книги: оно прони­ зано личными впечатлениями и размышлениями о путях развития атомной энергетики в этих странах.

Предлагаемая читателю книга «Атомная энергетика зарубежных стран», рассказывающая о путях развития атомной энергетики в капиталистических странах, являет­ ся как бы продолжением и самостоятельным дополнением к другой книге автора «От научного поиска к атомной

3

1. ВВЕДЕНИЕ

Электроэнергетика в жизни современного общества, осо­ бенно в развитых странах, занимает первостепенное место. Значение ее невозможно переоценить. Нынешний и осо­ бенно будущий рост ее в связи с увеличением народонасе­ ления и бурного развития всех отраслей промышленности, сельского хозяйства поражает своим масштабом.

Потребление органического топлива за последние десятилетия возросло в несколько раз и имеет резко

до 450 млрд, т условного топлива. Иначе говоря, если

По прогнозам зарубежных экономистов, общее потреб­ ление энергии только в странах Европы, включая Совет­

ние о росте потребления энергии за прошедшие 20 лет (до 1975 г. включительно).

Рост потребления энергии, а следовательно, и произ­ водства электроэнергии обусловлен все ускоряющимся развитием промышленного производства, а также быстрым увеличением народонаселения. Население земного шара увеличивается более чем на 65 млн. человек в год. К 2000-му году население, по предсказаниям демографов, увеличится почти вдвое и достигнет 6000—7000 млн.

* Теплотворная способность условного топлива принята равной

7000 ккал/кг.

5

Т а б л и ц а 1.1

Потребление энергии в основных районах Европы

Petrol, Press Serv., 1972, v. 39, No. 6, p. 202—206.

человек. Публикуемые статистические данные с большой степенью вероятности подтверждают эти прогнозы.

Такой фактический и прогнозируемый рост народона­ селения требует изыскания новых больших месторождений органических видов топлива и достаточно точного опреде­ ления их запасов, скрытых в недрах Земли.

В связи с прогрессом техники геологической разведки каменного угля, усовершенствованием глубинного буре­ ния разведанные запасы угля, нефти и газа быстро увели­ чиваются. Уже в 1965 г. разведанные запасы угля, нефти и газа увеличились в 4 раза по сравнению с 1950 г. Общие геологические запасы каменного и бурого угля, нефти в свободном состоянии, нефти в сланцевых песчаниках, природного газа на Земле достаточно велики. Так, обще­ геологические мировые запасы каменного угля советскими учеными оцениваются в 20 000—25 000 млрд, т условного

6

И все-таки эти в общем оптимистические подсчеты пе дают возможности предполагать, что имеющиеся запасы топлива в недрах Земли позволят человечеству безмятежно взирать на далекое будущее и расходовать органические виды топлива беспредельно.

Нашим ближайшим поколениям придется сильно заду­ маться над катастрофически сокращающимися запасами органических видов топлива, особенно нефти, газа, и решать проблемы обеспечения человечества всеми видами энергии.

Один из западных экономистов Путмэн в книге «Энергия в будущем» * так оценивает темп роста мирового производства энергии в предстоящем столетии. Чтобы не оперировать слитком большими числами, в качестве единицы потребляемой энергии он принимает величину Q равной 1018 BTU**, или 3-1014 квт-ч, что соответствует 38 млрд, т условного топлива или по энергосодержанию— 13000 m U235. Эта принятая им единица настолько крупна, что все разведанные мировые запасы угля, по оценке Путмэиа, равны 32Q, а мировые экономически выгодные запасы урана и тория — около 575 Q.

Мировое потребление энергии в 1950 г. автор считает равным порядка 0,1 Q, а в I960 г. не более 0,2 Q. Все страны мира за всю историю до 1950 г. израсходовали 13 Q энергии, причем из них 4 Q только за последние

100 лет (1850-1950 гг.).

Если принять годовой прирост потребления энергии на душу населения 3%, а народонаселение к 2000 г. минимально равным 5 млрд, человек (известно, что по некоторым прогнозам 0—7 млрд, человек), то по оценке Путмэиа к 2050 г. будет израсходовано 80 Q, что более чем в 2 раза превысит ныне разведанные запасы угля

(32 (>).

Конечно, все эти данные весьма условны и даже спор­ ны, потому что в результате современных геологических изысканий потенциальные ресурсы топлива постоянно увеличиваются.

В феврале 1970 г. на сессии Академии наук СССР

академик В. А. Кириллин сообщил, что даже при увеличе­ нии потребления угля в 1990 г. в 2—2,5 раза (что соот­ ветствует росту объема потребления энергоресурсов каж­

*Putman Palmer Cosslett, Energy in the Futures. McMillan, Lond., 1954.

**BTU — британская тепловая единица. 1 BTU = 0,252 кка.п

7

дые 20 лет более чем вдвое) геологических запасов камен­ ного и бурого угля хватит более чем на 500 лет.

Очевидно, что при всех этих рассуждениях главным является непреложная истина — исчерпаемость запасов всех видов ископаемого топлива. Темпы использования и приближение полного истощения природных топливных ресурсов органических видов топлива будут возрастать в связи с увеличивающимся ростом промышленного и бы­ тового потребления энергии в современном обществе. И что еще более важно, в этом случае в силу вступает суровый закон невозобновимости угля и нефти.

Казалось бы, наступает эра безвыходности для чело­ вечества в связи с истощением природных ресурсов. Где же выход? Это — атомная, ядерная энергетика. Новый могучий источник энергии, заложенный в ядрах тяжелых элементов — урана, плутония, позволит человечеству из­ бежать надвигающейся топливной недостаточности.

Использование энергии, образующейся при делении ядер урана и плутония,— единственный в настоящее время реальный путь надежного обеспечения человечества так необходимой ему электрической энергией.

Известно, что в процессе деления ядер урана и плутонии в атомном реакторе выделяется огромное количество теп­ ловой энергии, использование которой позволяет создавать крупные энергетические атомные реакторы, крупные атомные электростанции (АЭС) промышленного типа. Так, при делении ядер, содержащихся в 1 г урана, выделяется 20 млн. ккал, что соответствует 23 000 квтп-ч тепловой энергии. В каждом акте деления ядер урана выделяется энергия, равная примерно 200 Мэе. Это более чем в 20 млн. раз превышает энергию, выделяющуюся на атом в любой химической реакции. 1 кг урана может дать столько тепла, сколько получают при сжигании 2600—3000 т каменного угля в зависимости от его теплотворной спо­ собности.

Напомним, что из всех природных и искусственно созданных элементов Периодической системы Менделеева цепная реакция деления практически осуществима и реаль­ но освоена в U235, U233 и Ри239. В настоящее время для получения электроэнергии в разных странах мира исполь­ зуют в основном реакторы на медленных нейтронах как наиболее простые и освоенные. Тепловыми, или медлен­ ными, нейтронами называют нейтроны, скорость движения Ноторых соответствует скорости теплового движения

8

атомов. Они возникают в результате замедления движения быстрых нейтронов, образующихся при делении ядер урана.

Процесс замедления быстрых нейтронов идет тем интенсивнее, чем легче ядра замедляющего вещества, ибо нейтрон в каждом столкновении передает ядру замед­ ляющего вещества тем больше энергии, чем больше масса ядра по отношению к массе нейтрона. Замедление нейтро­ нов может продолжаться до тех пор, пока энергия нейтрона не станет равной энергии теплового движения атомов замедлителя.

При комнатной температуре замедлителя (им могут быть обычная вода, графит, парафин, бериллий, тяжелая вода и др.) средняя скорость тепловых нейтронов равна

2,2 км/сек.

Для осуществления цепной самоподдерживающейся реакции деления ядер урана (а это главное условие для работы ядерного реактора) необходимо, чтобы скорость высвобождения нейтронов в результате деления ядер урана или плутония была больше скорости потери нейтро­ нов в результате захвата их конструкционными материа­ лами, примесями, выхода нейтронов за пределы реактора, в окружающую его защиту и т. д.

Итак, не останавливаясь на элементарных основах ядерной физики, а рассматривая ее как научную базу для создания ядерных энергетических реакторов, отметим, что именно ядерная физика создала научную основу атомной техники, а атомная техника, в свою очередь, явилась фундаментом атомной энергетики, которая, опи­ раясь на атомную науку и технику, стала в настоящее время развитой отраслью промышленного производства электроэнергии.

Преимущества атомной энергетини

Развивающаяся атомная энергетика имеет определен­ ные преимущества по сравнению с обычной классической электроэнергетикой, использующей в качестве топлива

(урановых рудников) благодаря компактности ядерного горючего, небольшой массе и продолжительности его использования в атомном реакторе. Перегрузка загру­

9