10 просмотров

Бюллетени

Моделирование жизненного цикла альтернативных материалов для автомобильного путепровода показало, что задержки движения транспорта во время строительства приводят к наибольшему потреблению энергии, выбросам парниковых газов и финансовым затратам.

Информационный бюллетень по ядерной энергии

Изображение

иллюстрированная иконка для информационного бюллетеня по ядерной энергии

Атомные электростанции вырабатывают электроэнергию, используя контролируемые цепные реакции ядерного деления (т. е. расщепление атомов) для нагрева воды и производства пара для силовых турбин. Ядерную энергетику часто называют «чистым» источником энергии, потому что электростанция не выбрасывает парниковых газов (ПГ) или других выбросов в атмосферу. Поскольку СШАи другие страны ищут источники энергии с низким уровнем выбросов, преимущества ядерной энергетики необходимо сопоставлять с эксплуатационными рисками и проблемами хранения отработавшего ядерного топлива и радиоактивных отходов.

Использование и потенциал ядерной энергии

  • Ядерная энергия обеспечивает около 19% электроэнергии в США, и эта доля остается стабильной примерно с 1990 года. Коэффициент мощности атомных электростанций в 2021 году составлял 92,7%1.
  • Первая атомная электростанция в США начала коммерческую эксплуатацию в 1958 году. 2 В 1970-х годах было введено в эксплуатацию более 50 ядерных реакторов. 1 В настоящее время 28 государств имеют как минимум одну атомную станцию, а 32 станции имеют два или более реакторов. 2
  • 667 реакторов были построены во всем мире с момента постройки первого в 1954 году в Обнинске, Россия, хотя в настоящее время в эксплуатации находится всего 440 реакторов, 93 из которых находятся в США 3,4. 2 в США и 18 в Китае. 4
  • В 2020 году США произвели почти треть мировой ядерной электроэнергии. Следующими странами, производящими электроэнергию с использованием атомной энергии, были Франция, Китай и Россия. 5
  • Приведенная стоимость энергии (LCOE) включает затраты на строительство, эксплуатацию, техническое обслуживание и заправку электростанции в течение всего срока службы. Расчетная LCOE для электростанций, построенных в ближайшем будущем, составляет: природный газ комбинированного цикла: 3,99 цента/кВтч; продвинутая атомная: 8,17 цента/кВтч; и биомасса: 9,02 цента/кВтч. 6
  • Оценочная LCOE для новых атомных электростанций, построенных в ближайшем будущем, примерно в два раза выше, чем оценки для солнечных, ветровых и газовых электростанций с комбинированным циклом. 6
  • Окончательные затраты на строительство атомных электростанций в США обычно в 2–3 раза превышают первоначальные оценки. 7
Статья в тему:  В чем положительное влияние АЭС
США Производство электроэнергии по источнику 1

Изображение

Производство электроэнергии в США по источникам

Ядерное топливо

  • В большинстве ядерных реакторов используется «обогащенный» уран, то есть топливо имеет более высокую концентрацию изотопов урана-235 (U-235), которые легче расщеплять для производства энергии. При добыче урановая руда содержит в среднем менее 1% U-235. 8
  • Руда самого высокого качества в США в среднем содержит менее 1% урана, некоторые канадские руды содержат более 15% урана. 9,10
  • 1% доступного по разумной цене урана находится в США. Крупнейшие месторождения находятся в Австралии (28%), Казахстане (15%), Канаде (9%) и России (8%). 10 АЭС США закупили 21 183 тонн урана в 2021 году. Топливо импортировалось в основном из Казахстана (35%), Канады (15%), России (14%) и Австралии (14%). 11
  • В 2022 году для ядерных энергетических реакторов во всем мире требовалось 62 496 тонн урана4.
Деление урана-235 в ядерном реакторе

Изображение

Деление урана-235 в ядерном реакторе

Крупнейшие выявленные ресурсы урана 10

Изображение

Крупнейшие выявленные ресурсы урана

Энергетическое и экологическое воздействие

Ядерный топливный цикл — это весь процесс производства, использования и утилизации уранового топлива. Для энергоснабжения АЭС мощностью 1 гигаватт в течение года может потребоваться добыча 20 000–400 000 т руды, переработка ее в 27,6 млн т уранового топлива и утилизация 27,6 млн т высокорадиоактивного отработавшего топлива, из которых 90% (по объему) являются низкоактивными. -активные отходы, 7% — среднеактивные отходы, 3% — высокоактивные отходы. 12,13 заводов США в настоящее время используют «однократные» топливные циклы без переработки. 14,15

  • Урановая топливная таблетка (высотой и диаметром ~1/2 дюйма) содержит энергетический эквивалент одной тонны угля или 149 галлонов нефти. 16 Типичные реакторы вмещают 18 миллионов гранул. 17
  • На каждый кВт-ч атомной электроэнергии требуется 0,1-0,3 кВт-ч энергозатрат жизненного цикла. 18
  • Хотя производство электроэнергии на АЭС само по себе не производит выбросов парниковых газов, другие виды деятельности топливного цикла производят выбросы. 19
  • Интенсивность выбросов парниковых газов за жизненный цикл атомной энергетики оценивается в 34-60 гCO.2эл./кВтч — намного ниже источников базовой нагрузки, таких как уголь (1001 г CO2е/кВтч). 19 ,20
  • Атомные электростанции потребляют 270-670 галлонов воды/МВтч, в зависимости от эффективности работы и условий на площадке. 21
  • Уран в основном добывается открытым способом (16,1%), подземной добычей (20%) и подземным выщелачиванием (ПВ) (57,4%). 10
  • Для реакторов PWR и BWR наибольшее воздействие на окружающую среду связано с добычей и производством топливных элементов. 23
Статья в тему:  Человек, предотвративший ядерную войну
Урановый топливный цикл 12

Изображение

Урановый топливный цикл

Выбросы парниковых газов ядерной энергетики за жизненный цикл 22

Изображение

Выбросы парниковых газов за жизненный цикл ядерной энергетики

Ядерные отходы

  • В США ежегодно накапливается около 2000 т отработавшего топлива. 24
  • В процессе работы реактора накапливаются продукты деления и трансураны, поглощающие нейтроны, что требует замены трети топлива каждые 12-18 месяцев. Отработавшее топливо состоит на 95% из неделящегося урана-238, на 3% из продуктов деления, на 1% из делящегося урана-235 и на 1% из плутония. 12
  • Отработавшее топливо помещается в бассейн хранения с циркулирующей охлажденной водой для поглощения тепла и блокирования высокой радиоактивности продуктов деления. 25
  • Многие страны, за исключением США, перерабатывают отработавшее ядерное топливо. Этот процесс уменьшает количество отходов и извлекает на 25-30% больше энергии, чем непереработанное топливо. 15
  • Многие бассейны хранения отработавшего топлива в США достигают своего предела, что требует использования хранилищ в сухих контейнерах. Сухие контейнеры, большие контейнеры из бетона и нержавеющей стали предназначены для пассивного охлаждения радиоактивных отходов и выдерживают стихийные бедствия или сильные удары. В 2011 г. 27% ОЯТ находилось в сухих контейнерах после достаточного охлаждения в бассейнах хранения. 26
  • Через десять лет после использования поверхность отработавшей тепловыделяющей сборки выделяет 10 000 бэр/ч радиации (для сравнения, доза в 500 бэр смертельна для человека, если она получена сразу). 14 Управление ядерными отходами требует очень долгосрочного планирования. От Агентства по охране окружающей среды США требовалось установить пределы радиационного облучения в постоянных хранилищах отходов на беспрецедентный срок — один миллион лет. 27
  • В США нет постоянного хранилища. Гора Юкка в Неваде должна была содержать 70 000 тонн отходов, но вопрос о ней больше не рассматривается, в основном из-за политического давления и противодействия жителей Невады. 28,29
  • Закон о политике в отношении ядерных отходов требовал, чтобы федеральное правительство США начало контролировать отработавшее ядерное топливо в 1998 году. Когда этого не произошло, правительство стало нести ответственность за расходы, связанные с хранением на площадках реакторов.30
Статья в тему:  Как далеко пролетает ядерный взрыв
Отработавшее коммерческое ядерное топливо, метрические тонны 37

Изображение

Отработавшее коммерческое ядерное топливо, метрические тонны

Безопасность и общественная политика

  • В 1986 году на Чернобыльской АЭС в Украине произошла серия взрывов. Куски реактора были выброшены высоко в атмосферу. Потеря воды в реакторе позволила топливу нагреться до расплавления активной зоны. У 134 рабочих и аварийно-спасательных служб был диагностирован острый лучевой синдром, 28 человек умерли в течение нескольких недель. 31
  • Выбросы радиации были самыми высокими в Беларуси, Украине и России и ниже в других частях Европы. Около 350 000 человек были эвакуированы и/или переселены на постоянное место жительства, а для ограничения доступа общественности была создана чернобыльская зона отчуждения площадью 1000 квадратных миль. Количество долгосрочных случаев рака и смертей неизвестно, при этом большинство оценок смертности исчисляется несколькими тысячами. 31
  • 11 марта 2011 года недалеко от Фукусимы в Японии произошло землетрясение магнитудой 9,0. В результате цунами была повреждена система охлаждения реактора, что привело к трем расплавлениям и взрывам водорода. Ни одна смерть или лучевая болезнь не были напрямую связаны с аварией. 32
  • Выбросы радиации были ниже, чем в Чернобыле, и в основном выпадали в Тихий океан. Эвакуировано около 150 тысяч человек. Долгосрочные раковые заболевания и смерти неизвестны, при этом большинство оценок смертности исчисляется сотнями или очень небольшими тысячами. 32
  • Закон Прайса-Андерсона США ограничивает ответственность владельцев атомных станций в случае радиоактивного выброса до 450 миллионов долларов для отдельных станций и 13,5 миллиардов долларов для всех станций. 33
  • Стимулы для новых атомных электростанций включают страхование от задержек в регулировании, налоговый кредит на производство в размере 1,8 цента за кВтч произведенной электроэнергии и 10,9 млрд долларов в виде гарантий по федеральным кредитам. 34,35
  • Двухпартийная сделка по инфраструктуре выделила 6 миллиардов долларов на программу гражданского ядерного кредита, чтобы предотвратить преждевременный вывод из эксплуатации существующих атомных станций. 36
Статья в тему:  Как часто атомному авианосцу приходится дозаправляться
​ Естественное и техногенное воздействие радиации 38

Изображение

Природное и техногенное воздействие радиации

Цитировать как

Центр устойчивых систем Мичиганского университета. 2021.«Информационный бюллетень по ядерной энергии». Паб. № CSS11-15.

использованная литература

  1. Ежемесячный обзор энергетики США (EIA) (2021 г.), май 2021 г.
  2. ОВОС США (2021 г.) «Объяснение ядерной энергетики: ядерная промышленность США».
  3. Carbon Brief (2016) «Нанесено на карту: атомные электростанции мира».
  4. Всемирная ядерная ассоциация (WNA) (2021 г.) Мировые ядерные энергетические реакторы и потребности в уране.
  5. ОВОС США (2021 г.) Международная энергетическая статистика.
  6. ОВОС США (2022 г.) «Приведенная стоимость и приведенная недопущенная стоимость новых генерирующих ресурсов в Ежегодном энергетическом прогнозе на 2022 год».
  7. Иш-Гейтс П. и др. (2020) «Источники перерасхода средств при строительстве АЭС требуют нового подхода к инженерному проектированию». Джоуль, 4: 2348-2373
  8. NRC США (2020) «Обогащение урана».
  9. Агентство по ядерной энергии США (NEA) и Международное агентство по атомной энергии (IAEA) (2012 г.) Uranium 2011: Resources, Production, and Demand.
  10. АЯЭ США и МАГАТЭ (2020 г.) Уран 2020: ресурсы, производство и спрос.
  11. US EIA (2022) Годовой отчет по маркетингу урана за 2021 год.
  12. WNA (2021) «Обзор ядерного топливного цикла».
  13. WNA (2021) «Обращение с радиоактивными отходами».
  14. U.S. NRC (2019) «Общие сведения о радиоактивных отходах».
  15. WNA (2020) «Переработка отработавшего ядерного топлива».
  16. Институт ядерной энергии (NEI) (2020) «Ядерное топливо».
  17. WNA (2022) «Ядерные энергетические реакторы».
  18. Ленцен, М. (2008 г.) «Энергия жизненного цикла и выбросы парниковых газов ядерной энергетики: обзор». Преобразование энергии и управление, 49: 2178-2199.
  19. Норгейт Т. и др. (2014) «Влияние качества урановой руды на выброс парниковых газов ядерной энергетики». Журнал чистого производства, 84:360-367.
  20. Уитакер М. и др. (2012) «Выбросы парниковых газов в течение жизненного цикла при производстве электроэнергии на угле». Журнал промышленной экологии, 16: S53-S72.
  21. Макник, Дж., и др. (2011) Обзор коэффициентов эксплуатационного водопотребления и водозабора для технологий производства электроэнергии. Министерство энергетики США, Национальная лаборатория возобновляемых источников энергии.
  22. Совакул, Б.(2008) «Оценка выбросов парниковых газов от ядерной энергетики: критический обзор». Энергетическая политика, 36: 2940-2953.
  23. Гибон Т. и др. (2017) «Оценка жизненного цикла демонстрирует сопутствующие экологические преимущества и недостатки вариантов низкоуглеродного электроснабжения». Обзоры возобновляемых и устойчивых источников энергии, 76: 1283-1290.
  24. Министерство энергетики США (DOE) (2020 г.) «5 быстрых фактов об отработавшем ядерном топливе».
  25. NRC США (2020 г.) «Хранение отработавшего топлива в бассейнах и сухих контейнерах: ключевые моменты, вопросы и ответы».
  26. Вернер, Дж. (2012) Хранилище отработавшего ядерного топлива в США. Исследовательская служба Конгресса.
  27. Агентство по охране окружающей среды США (2020 г.) «Стандарты защиты общественного здоровья и окружающей среды от радиации для горы Юкка, штат Невада (40 CFR, часть 197)»
  28. Министерство энергетики США (2008 г.) Анализ общей стоимости жизненного цикла системы гражданской программы обращения с радиоактивными отходами, 2007 финансовый год.
  29. Los Angeles Times (2019 г.) «Американцы платят больше, чем когда-либо, за хранение смертоносных ядерных отходов».
  30. Министерство энергетики США (2013 г.) Стратегия обращения с отработавшим ядерным топливом и высокоактивными радиоактивными отходами и их захоронения.
  31. WNA (2021) Чернобыльская авария 1986.
  32. WNA (2021) Авария на Фукусима-дайити.
  33. NRC США (2019) Ядерное страхование и помощь при стихийных бедствиях.
  34. Холт, М. (2014) Политика в области ядерной энергии. Исследовательская служба Конгресса.
  35. Министерство энергетики США (2021 г.) «Гарантии ссуды для перспективных проектов в области ядерной энергетики».
  36. Министерство энергетики США (2021 г.) Информационный бюллетень Министерства энергетики США: двухпартийная сделка по инфраструктуре принесет пользу американским рабочим, семьям и откроет будущее чистой энергии
  37. NEI (2021) «Платежи за хранение отработавшего топлива и фонд ядерных отходов по государствам».
  38. Агентство по охране окружающей среды США (2018 г.) «Источники излучения и дозы».
голоса
Рейтинг статьи
Статья в тему:  Как ядерное излучение влияет на рак
Ссылка на основную публикацию
0
Оставьте комментарий! Напишите, что думаете по поводу статьи.x