Оценка сценариев развития ядерной генерации Украины после 2030 года
На основании прогнозных данных по производству и потреблению электроэнергии в Украине и с использованием предоставленного в рамках сотрудничества с МАГАТЭ кода моделирования MESSAGE даны оценки структуры производства электроэнергии для различных сценариев развития ядерной генерации Украины до 210...
Gespeichert in:
| Datum: | 2014 |
|---|---|
| Hauptverfasser: | , , |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Russian |
| Veröffentlicht: |
Державне підприємство "Державний науково-технічний центр з ядерної та радіаційної безпеки" Держатомрегулювання України та НАН України
2014
|
| Schriftenreihe: | Ядерна та радіаційна безпека |
| Online Zugang: | http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/97498 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Zitieren: | Оценка сценариев развития ядерной генерации Украины после 2030 года / Н.И. Власенко, О.В. Годун, В.Н. Кирьянчук // Ядерна та радіаційна безпека. — 2014. — № 1. — С. 8-13. — Бібліогр.: 6 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
irk-123456789-97498 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
irk-123456789-974982016-03-29T03:03:27Z Оценка сценариев развития ядерной генерации Украины после 2030 года Власенко, Н.И. Годун, О.В. Кирьянчук, В.Н. На основании прогнозных данных по производству и потреблению электроэнергии в Украине и с использованием предоставленного в рамках сотрудничества с МАГАТЭ кода моделирования MESSAGE даны оценки структуры производства электроэнергии для различных сценариев развития ядерной генерации Украины до 2100 года. Выполнены оценки перспектив дальнейшего развития ядерной генерации на основе открытого ядерно-топливного цикла (ЯТЦ) и усовершенствованных легководных реакторных установок (РУ), проанализировано развитие ядерной генерации в случае внедрения частично-замкнутого и замкнутого ЯТЦ с введением в эксплуатацию тяжеловодных РУ типа CANDU и реакторов на быстрых нейтронах. Для различных вариантов ЯТЦ получены прогнозные оценки по динамике ввода в эксплуатацию новых мощностей РУ, накоплению отработанного ядерного топлива (ОЯТ) и продуктов его переработки. Выполнен сравнительный анализ перспектив развития до 2100 года открытого ЯТЦ Украины в случае накопления (концепция «отложенного решения») и переработки ОЯТ. Разработана модель энергетической системы Украины для кода МАГАТЭ MESSAGE. На підставі прогнозних даних з виробництва та споживання електроенергії в Україні та з використанням наданого у рамках співробітництва з МАГАТЕ коду моделювання MESSAGE проведено оцінки структури виробництва електроенергії для різних сценаріїв розвитку ядерної генерації України до 2100 року. Виконано оцінки перспектив подальшого розвитку ядерної генерації на основі відкритого ядерно-паливного циклу (ЯПЦ) та удосконалених легководних реакторних установок (РУ), проведено аналіз можливого розвитку ядерної генерації у разі впровадження частково-замкненого та замкненого ЯПЦ з введенням в експлуатацію важководних РУ типу CANDU та реакторів на швидких нейтронах. Для різних варіантів ЯПЦ отримано прогнозні оцінки з динаміки введення в експлуатацію нових потужностей РУ, накопичення відпрацьованого ядерного палива (ВЯП) та продуктів його переробки. Виконано порівняльний аналіз перспектив розвитку до 2100 року відкритого ядерно-паливного циклу України у разі накопичення (концепція «відкладеного рішення») та переробки ВЯП. Розроблено модель енергетичної системи України для коду МАГАТЕ MESSAGE. Prognosis data on the production and consumption of electricity in Ukraine were used to analyze the development of nuclear generation for Ukraine after 2030. The calculation was performed using the MESSAGE computer code provided within Ukrainian activities in the IAEA INPRO project. Assessments were carried out for the period till 2100 and for the open nuclear fuel cycle (NFC) with advanced light-water reactors, partially closed NFC with CANDU reactors and closed NFC with fast reactor. For different NFCs, dynamics of commissioning new nuclear power units and accumulation of spent nuclear fuel and products of its reprocessing were predicted. Prospects for development of open NFC in Ukraine by 2100 with long-term storage (deferred decision) and reprocessing of spent nuclear fuel were analyzed. A model of Ukraine’s energy system was developed for the IAEA MESSAGE code 2014 Article Оценка сценариев развития ядерной генерации Украины после 2030 года / Н.И. Власенко, О.В. Годун, В.Н. Кирьянчук // Ядерна та радіаційна безпека. — 2014. — № 1. — С. 8-13. — Бібліогр.: 6 назв. — рос. 2073-6231 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/97498 621.039.003 ru Ядерна та радіаційна безпека Державне підприємство "Державний науково-технічний центр з ядерної та радіаційної безпеки" Держатомрегулювання України та НАН України |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| language |
Russian |
| description |
На основании прогнозных данных по производству и потреблению электроэнергии
в Украине и с использованием предоставленного в рамках сотрудничества с МАГАТЭ
кода моделирования MESSAGE даны оценки структуры производства электроэнергии для
различных сценариев развития ядерной генерации Украины до 2100 года. Выполнены
оценки перспектив дальнейшего развития ядерной генерации на основе открытого
ядерно-топливного цикла (ЯТЦ) и усовершенствованных легководных реакторных
установок (РУ), проанализировано развитие ядерной генерации в случае внедрения
частично-замкнутого и замкнутого ЯТЦ с введением в эксплуатацию тяжеловодных РУ
типа CANDU и реакторов на быстрых нейтронах. Для различных вариантов ЯТЦ
получены прогнозные оценки по динамике ввода в эксплуатацию новых мощностей РУ,
накоплению отработанного ядерного топлива (ОЯТ) и продуктов его переработки.
Выполнен сравнительный анализ перспектив развития до 2100 года открытого ЯТЦ
Украины в случае накопления (концепция «отложенного решения») и переработки ОЯТ.
Разработана модель энергетической системы Украины для кода МАГАТЭ MESSAGE. |
| format |
Article |
| author |
Власенко, Н.И. Годун, О.В. Кирьянчук, В.Н. |
| spellingShingle |
Власенко, Н.И. Годун, О.В. Кирьянчук, В.Н. Оценка сценариев развития ядерной генерации Украины после 2030 года Ядерна та радіаційна безпека |
| author_facet |
Власенко, Н.И. Годун, О.В. Кирьянчук, В.Н. |
| author_sort |
Власенко, Н.И. |
| title |
Оценка сценариев развития ядерной генерации Украины после 2030 года |
| title_short |
Оценка сценариев развития ядерной генерации Украины после 2030 года |
| title_full |
Оценка сценариев развития ядерной генерации Украины после 2030 года |
| title_fullStr |
Оценка сценариев развития ядерной генерации Украины после 2030 года |
| title_full_unstemmed |
Оценка сценариев развития ядерной генерации Украины после 2030 года |
| title_sort |
оценка сценариев развития ядерной генерации украины после 2030 года |
| publisher |
Державне підприємство "Державний науково-технічний центр з ядерної та радіаційної безпеки" Держатомрегулювання України та НАН України |
| publishDate |
2014 |
| url |
http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/97498 |
| citation_txt |
Оценка сценариев развития ядерной генерации Украины после 2030 года / Н.И. Власенко, О.В. Годун, В.Н. Кирьянчук // Ядерна та радіаційна безпека. — 2014. — № 1. — С. 8-13. — Бібліогр.: 6 назв. — рос. |
| series |
Ядерна та радіаційна безпека |
| work_keys_str_mv |
AT vlasenkoni ocenkascenarievrazvitiââdernojgeneraciiukrainyposle2030goda AT godunov ocenkascenarievrazvitiââdernojgeneraciiukrainyposle2030goda AT kirʹânčukvn ocenkascenarievrazvitiââdernojgeneraciiukrainyposle2030goda |
| first_indexed |
2025-07-07T05:05:21Z |
| last_indexed |
2025-07-07T05:05:21Z |
| _version_ |
1836963302549225472 |
| fulltext |
8 ISSN 2073-6237. Ядерна та радіаційна безпека 1(61).2014
УДК 621.039.003
Н. И. Власенко, О. В. Годун, В. Н. Кирьянчук
Обособленное подразделение «Научно-технический центр»
ГП НАЭК «Энергоатом», г. Киев, Украина
Оценка сценариев развития
ядерной генерации
Украины после 2030 года
На основании прогнозных данных по производству и потребле-
нию электроэнергии в Украине и с использованием предоставленно-
го в рамках сотрудничества с МАГАТЭ кода моделирования MESSAGE
даны оценки структуры производства электроэнергии для различ-
ных сценариев развития ядерной генерации Украины до 2100 года.
Выполнены оценки перспектив дальнейшего развития ядерной ге-
нерации на основе открытого ядерно-топливного цикла (ЯТЦ) и усо-
вершенствованных легководных реакторных установок (РУ), про-
анализировано развитие ядерной генерации в случае внедрения
частично-замкнутого и замкнутого ЯТЦ с введением в эксплуатацию
тяжеловодных РУ типа CANDU и реакторов на быстрых нейтронах. Для
различных вариантов ЯТЦ получены прогнозные оценки по динамике
ввода в эксплуатацию новых мощностей РУ, накоплению отработан-
ного ядерного топлива (ОЯТ) и продуктов его переработки. Выполнен
сравнительный анализ перспектив развития до 2100 года открытого
ЯТЦ Украины в случае накопления (концепция «отложенного решения»)
и переработки ОЯТ. Разработана модель энергетической системы
Украины для кода МАГАТЭ MESSAGE.
К л ю ч е в ы е с л о в а: ядерно-топливный цикл, моделирование,
производство и потребление электроэнергии.
М. І. Власенко, О. В. Годун, В. М. Кир’янчук
Оцінка сценаріїв розвитку ядерної генерації України
після 2030 року
На підставі прогнозних даних з виробництва та споживання елек-
троенергії в Україні та з використанням наданого у рамках співробітни-
цтва з МАГАТЕ коду моделювання MESSAGE проведено оцінки структу-
ри виробництва електроенергії для різних сценаріїв розвитку ядерної
генерації України до 2100 року. Виконано оцінки перспектив подальшо-
го розвитку ядерної генерації на основі відкритого ядерно-паливного
циклу (ЯПЦ) та удосконалених легководних реакторних установок (РУ),
проведено аналіз можливого розвитку ядерної генерації у разі впрова-
дження частково-замкненого та замкненого ЯПЦ з введенням в експлу-
атацію важководних РУ типу CANDU та реакторів на швидких нейтронах.
Для різних варіантів ЯПЦ отримано прогнозні оцінки з динаміки введен-
ня в експлуатацію нових потужностей РУ, накопичення відпрацьованого
ядерного палива (ВЯП) та продуктів його переробки. Виконано порів-
няльний аналіз перспектив розвитку до 2100 року відкритого ядерно-
паливного циклу України у разі накопичення (концепція «відкладеного
рішення») та переробки ВЯП. Розроблено модель енергетичної систе-
ми України для коду МАГАТЕ MESSAGE.
К л ю ч о в і с л о в а: ядерно-паливний цикл, моделювання, вироб-
ництво та споживання електроенергії.
© Н. И. Власенко, О. В. Годун, В. Н. Кирьянчук, 2014
Р
азвитие ядерной энергетики в Украине нуждается
в предметном изучении. Обновленная энергетиче‑
ская стратегия Украины до 2030 года уточнила ра‑
нее возможный сценарий на уровне строительства
двух энергоблоков до 2020 года и трех до 2030 года.
Не вызывает сомнений необходимость поддержания
украинской ядерной генерации в виде строительства за‑
мещающих мощностей. Вызывает сомнение возможность
сохранить существующую долю АЭС в производстве элек‑
троэнергии после 2030 года в условиях нарастающего дав‑
ления со стороны других видов генерации электроэнергии.
Экономическая привлекательность стала весомым
фактором развития ядерной энергетики, когда определена
достаточность углеводородных ресурсов и реализуются
эволюционные решения по повышению технико‑эконо‑
мических параметров ТЭС. В условиях Украины, обла‑
дающей значительными запасами угля и урана, оценка
перспектив развития ядерной генерации с учетом развер‑
тывания в средней и долгосрочной перспективе других ви‑
дов генерирующих мощностей — нетривиальная задача со
многими неизвестными, и вопрос ресурсного обеспечения
уже не является первостепенным.
В рамках проекта МАГАТЭ INPRO (International Project
on Innovative Nuclear Reactors and Fuel Cycles) сделана по‑
пытка исследования развития ядерной генерации Украины
после 2030 года на основе различных топливных циклов.
Оценки проведены с использованием оптимизационного
кода МАГАТЭ MESSAGE (Model for Energy Supply Strategy
Alternatives and their General Environmental Impacts) [1].
Код MESSAGE используется для построения крупно‑
масштабной динамической системно‑инженерной модели
энергетической системы и последующего оптимизаци‑
онного анализа. MESSAGE позволяет определить опти‑
мальную стратегию развития энергосистемы с учетом
определенных пользователем ограничений (величины
инвестиций, степени проникновения новых технологий
на рынок, наличия топлива и т. д.).
В целях настоящего исследования сформулированы
основные возможные варианты ЯТЦ Украины после
2030 года:
открытый ЯтЦ с усовершенствованными легководны‑
ми РУ с электрической мощностью до 1200 МВт. Срок
эксплуатации уже действующих блоков принят равным
45 годам (проектный срок эксплуатации 30 лет гарантиро‑
ванно будет продлён на 10 лет, на последующие 10 лет кон‑
сервативно предполагается вероятность продления 50 %).
Энергоблоки Хмельницкой АЭС №№ 3 и 4 будут введены
в эксплуатацию в 2018 и 2020 годах, соответственно. Срок
их эксплуатации составит 60 лет. Ввод усовершенствован‑
ных РУ предполагается после 2020 года (с повышенным
выгоранием урана до 60 ГВт∙сут/т при обогащении топ‑
лива до 4,95 %). Предусматривается долгосрочное хранение
и, как вариант, геологическое захоронение отработанных
тепловыделяющих сборок (ОТВС). Как вариант, рассмат‑
ривается переработка отработанного топлива легководных
РУ с возвратом в Украину продуктов переработки без их
дальнейшего использования;
частично-замкнутый ЯтЦ на основе легководных РУ
с МОХ‑топливом, тяжеловодных РУ типа CANDU на ре‑
генерате урана (ReU) (предусмотрена переработка ОЯТ
легководных РУ с дальнейшим использованием ценных
продуктов переработки);
замкнутый ЯтЦ на базе быстрых РУ на МОХ‑топливе.
Для всех сценариев запасы природного урана Украины
в соответствии с данными МАГАТЭ приняты в размере
более 477 тыс. т [2].
ISSN 2073-6237. Ядерна та радіаційна безпека 1(61).2014 9
Оценка сценариев развития ядерной генерации Украины после 2030 года
Основные технико‑экономические данные различных
реакторов и соответствующих ЯТЦ, принятых к рассмот‑
рению в настоящем исследовании, приведены в табл. 1.
Стоимостные показатели для переработки, фабрикации
МОХ‑топлива, хранения и захоронения минорных акти‑
нидов приведены с учетом данных [3—5] по отношению
к эквиваленту массы продукта, выраженному в килограм‑
мах тяжелого металла (ТМ).
Оценка развития генерирующих мощностей определя‑
ется прогнозами потребления электроэнергии на исследуе‑
мый период. Оценка потребления проведена Институтом
экономики и прогнозирования Национальной академии
наук Украины. В качестве исходных данных для Украины
прогноз производства электроэнергии к 2100 году оценен
на уровне 340 ГВт∙ч [6].
При реализации в Украине открытого ЯтЦ доля ядер‑
ной генерации в производстве электроэнергии будет па‑
дать в период 2040—2050 годов до 40 % (рис. 1) по причине
постепенного вывода из эксплуатации старых РУ и при‑
нятого в модели экономически обоснованного ограниче‑
ния на ввод новых мощностей на уровне 1 ГВт/год. Ввод
в эксплуатацию после 2030 года энергоблоков с улуч‑
шенными технико‑экономическими характеристиками
позволяет повысить долю ядерной генерации до 50 % только
с 2060 года. В Объединенной энергетической системе
(ОЭС) Украины будет наблюдаться сохранение значитель‑
ной доли угольной генерации (более 42 %) и незначитель‑
ное присутствие гидро‑, солнечной и ветровой генерации
суммарно не более 10 % в производстве электроэнергии.
Сохранение существующего уровня производства
электро энергии на АЭС потребует ввести в эксплуата‑
цию 7 ГВт электрических мощностей в период с 2030
по 2040 год, что накладывает непомерную финансовую
нагрузку на экономику страны (рис. 2). Поэтому нужно
либо рассматривать вопрос оптимизации финансовых за‑
трат на ввод новых мощностей путем увеличения числа
вводимых энергоблоков до 2030 года, либо пересматри‑
вать концепцию продления срока эксплуатации действую‑
щих РУ с ранжированием срока продления от 10 до 20 лет
для каждого блока исходя из реального состояния основ‑
ного оборудования, прогнозных оценок промышленного
развития региона размещения АЭС, перспектив производ‑
ства необходимого оборудования в Украине.
При прогнозируемых темпах накопления ОЯТ исчерпание
проектного объема централизованного хранилища отрабо‑
танного ядерного топлива (ЦХОЯТ) — 5650 т ТМ — в случае
таблица 1. Технико‑экономические параметры реакторов и элементов ЯТЦ
Параметр ВВЭР-1000 ВВЭР-1200 LWR (MOX) HWR (ReU) FR БН-1200
Тепловая мощность РУ, МВт 3000 3200 3200 2064 2900
Электрическая мощность РУ, МВт 1000 1120 1120 728 1200
КПД, % 33 35 35 35,3 42.068
КИУМ, % 78 90 90 90 90
Среднее обогащение топлива, % 4,7 4,7 7 (Pu) 0,9 18,2 (Pu)
Среднее по ТВС выгорание, ГВт∙сут/т 60 60 60 13 113
Первая загрузка, т (ТМ) 71,13 71,13
17,78 (МОХ)
53,35 (UOX)
88
Общая / Pu
41,5/ 7,802
Ежегодная перегрузка, т (ТМ) 19,62 19,62
3,93 (МОХ)
11,78 (UOX)
52,113
Общая / Pu
8,05 / 1,513
Удельные капитальные затраты на строительство,
USD/кВт
3400 5000 5000 4000 6000
Постоянные затраты, USD/кВт 55,0 69,3 55,0 55,0 69,3
Переменные затраты, USD/(МВт∙ч) 0,50 0,50 0,50 0,50 0,50
Срок эксплуатации АЭС, лет 50 60 60 35 60
Срок строительства АЭС, лет 6 6 6 5 6
Стоимость фабрикации свежего ядерного топлива (СЯТ),
USD/кг ТМ
300 300 1500 200 2400
Стоимость захоронения ОЯТ, USD/кг ТМ 600 600 600 600 —
Стоимость переработки отработанного
ядерного топлива, USD/кг ТМ
2000 2000 2000 — 2200
Стоимость захоронения продуктов переработки ОЯТ
(FPr), USD/кг ТМ
300 300 300 — 300
Стоимость захоронения минорных актинидов (MAc),
USD/кг ТМ
10 000 10 000 10 000 — 10 000
10 ISSN 2073-6237. Ядерна та радіаційна безпека 1(61).2014
Н. И. Власенко, О. В. Годун, В. Н. Кирьянчук
открытого ЯТЦ можно ожидать к 2035 году, что потребует
или ввода второй очереди ЦХОЯТ, или отправки ОТВС
на долгосрочное хранение либо переработку. При этом
в случае организации переработки ОЯТ в рассматриваемых
Рис. 5. Открытый ЯТЦ.
Прогнозная динамика накопления ОЯТ
Рис. 6. Открытый ЯТЦ. Прогнозная динамика
накопления ОЯТ в случае переработки
Рис. 1. Открытый ЯТЦ без переработки ОЯТ.
Прогнозные оценки распределения производства
электроэнергии в ОЭС Украины до 2100 года
Рис. 2. Открытый ЯТЦ без переработки ОЯТ.
Прогнозная динамика ввода новых мощностей АЭС
в Украине до 2100 года
Рис. 3. Открытый ЯТЦ с переработкой ОЯТ.
Прогнозные оценки распределения производства
электроэнергии в ОЭС Украины до 2100 года
Рис. 4. Открытый ЯТЦ с переработкой ОЯТ.
Прогнозная динамика ввода новых мощностей АЭС
в Украине до 2100 года
ценах (2000 USD/кг по сравнению с 300 USD/кг для вари‑
анта долгосрочного хранения) будут иметь место удорожа‑
ние ЯТЦ, малый темп ввода новых энергоблоков и падение
доли атомной генерации до 35 % (рис. 3 и 4).
ISSN 2073-6237. Ядерна та радіаційна безпека 1(61).2014 11
Оценка сценариев развития ядерной генерации Украины после 2030 года
Прогнозные темпы накопления ОЯТ для сценариев
без переработки и с переработкой ОЯТ представлены
на рис. 5 и 6. Общий объем ОЯТ, накопленный до 2100 года,
для варианта открытого ЯТЦ без переработки составит
30 тыс. т ТМ при прогнозной оценке темпов ввода но‑
вых мощностей и сохранении доли АЭС в производстве
электроэнергии на уровне 50 %. Для варианта с перера‑
боткой, учитывая вывоз ОЯТ, объемы накопленного ОЯТ
в Украине обусловлены долгосрочным хранением отрабо‑
танного топлива в ЦХОЯТ и проектной мощностью воз‑
можного геологического хранилища (объемы геологиче‑
ского хранилища 2 тыс. т ТМ приняты условно для целей
настоящего исследования). В Украине в случае отсутст‑
вия геологического хранилища необходима организация
инфраструктуры по захоронению продуктов переработки
ОЯТ общим объемом до 1 тыс. т ТМ. Суммарный объем ре‑
генерата урана, выделенного после переработки ОЯТ АЭС
Украины до 2100 года, составит около 14 тыс. т ТМ, что де‑
лает его привлекательным для повторного использования.
Наличие переработки ОЯТ легководных РУ и накоп‑
ление значительных объемов регенерата урана позволяет
рассматривать возможность внедрения в существующую
инфраструктуру ядерной генерации Украины тяжеловод‑
ных РУ типа CANDU. Однако при этом нужно решить
вопрос использования выделенного плутония, хране‑
ние которого оценивается в размере до 2000 USD/кг ТМ
и противоречит взятым Украиной обязательствам по не‑
распространению ядерного оружия.
Результаты моделирования структуры генерации Украи‑
ны для варианта частично-замкнутого ЯтЦ представлены
на рис. 7—10. При стоимости природного урана менее
300 USD/кг использование МОХ‑топлива для легководных
РУ не является экономически обоснованным. Оценка эко‑
номической привлекательности использования в Украине
реакторов на МОХ‑топливе нуждается в отдельном изуче‑
нии. Для исследования материального баланса в ЯТЦ мо‑
дели MESSAGE предусмотрено наличие одного легково‑
дного реактора на МОХ‑топливе в 2050 году. Большее число
легководных РУ на МОХ‑топливе модель не вводит исходя
из экономической необоснованности. Наличие значитель‑
ных запасов дешевого регенерата урана, оставшегося после
переработки ОЯТ легководных РУ, приводит к целесообраз‑
ности его использования в тяжеловодных реакторах. При
этом основным типом реакторов остаются PWR (рис. 7).
Учитывая введенные ограничения на накопление ОЯТ
легководных РУ (определяется проектной вместимо‑
стью ЦХОЯТ и дополнительного хранилища объемом
2 тыс. т ТМ), темпы накопления и необходимость перера‑
ботки ОЯТ легководных РУ позволяют рассматривать целе‑
сообразность ввода в эксплуатацию тяжеловодных РУ уже
к 2040 году. В 2050—2060 годах общая установленная мощ‑
ность тяжеловодных РУ может достигать 3 ГВт (рис. 8), что
приведет к накоплению ОЯТ РУ типа CANDU в объеме
до 15 тыс. т ТМ и потребует введения соответствующей
Рис. 8. Частично‑замкнутый ЯТЦ.
Прогнозная динамика ввода новых
мощностей АЭС в Украине до 2100 года
Рис. 7. Частично‑замкнутый ЯТЦ.
Прогнозные оценки распределения производства
электроэнергии в ОЭС Украины до 2100 года
Рис. 9. Частично‑замкнутый ЯТЦ.
Прогнозные оценки распределения производства
электроэнергии в ОЭС Украины до 2100 года
Рис. 10. Частично‑замкнутый ЯТЦ. Прогнозная динамика
накопления продуктов переработки ОЯТ до 2100 года
12 ISSN 2073-6237. Ядерна та радіаційна безпека 1(61).2014
Н. И. Власенко, О. В. Годун, В. Н. Кирьянчук
Значительные капитальные затраты для быстрых РУ
на уровне 6 тыс. USD за 1 кВт установленной мощности од‑
новременно с принятой в табл. 1 стоимостью переработки
ОЯТ приводят к экономической необоснованности их вво‑
да в эксплуатацию. Для оценки материального баланса
ЯТЦ в модели принят ввод одной быстрой РУ в 2050 году.
При этом генерация электроэнергии подавляющим обра‑
зом обеспечивается легководными реакторами на UOX‑
топливе. Ввод большего числа быстрых РУ не производится
расчетной моделью по причине удорожания ЯТЦ.
Результаты оценки конфигурации замкнутого ЯтЦ
представлены на рис. 11—14. Общая структура производства
электроэнергии до 2100 года в ОЭС Украины существен‑
ным образом не изменится по сравнению с открытым ЯТЦ,
что связано с малой долей быстрых РУ и легководных РУ
на МОХ‑топливе (1,2 ГВт и 1,0 ГВт соответственно).
Наблюдается спад производства электроэнергии до 37 %
в период с 2035 по 2050 годы с последующим ростом до 50 %
за счет ввода тяжеловодных РУ (рис. 11). Как и при частич‑
но‑замкнутом ЯТЦ, наличие переработки ОЯТ приводит
к обоснованному вводу тяжеловодных РУ на регенерате
урана к 2060 году на уровне до 4 ГВт установленной мощ‑
ности (рис. 12).
Суммарное накопление ОЯТ в случае замкнутого ЯТЦ
достигнет 22 тыс. т ТМ и определяется, главным образом,
накоплением отработанного топлива тяжеловодных РУ
инфраструктуры хранения и захоронения данного типа
ОЯТ. Будет наблюдаться сокращение до 22 тыс. т ТМ сум‑
марного объема накапливаемого системой отработанного
топлива (по сравнению с 30 тыс. т ТМ для варианта от‑
крытого ЯТЦ). Переработка ОЯТ МОХ‑топлива и ОЯТ тя‑
желоводных РУ не предусматривается.
Накопление продуктов переработки ОЯТ для частич‑
но‑замкнутого ЯТЦ определяется продуктами деления
в объеме до 900 т ТМ и плутонием до 200 т ТМ к 2100 году
без накопления значительных объемов (до 14 тыс. т ТМ)
регенерата урана. Одновременно обеспечивается достаточ‑
ность запасов природного урана до 2150 года.
Накопление значительных объемов ОЯТ в долгосроч‑
ной перспективе является главной причиной возможной
реализации замкнутого ЯТЦ в Украине с использованием
быстрых РУ. В данном случае конфигурация топливного
цикла может включать легководные РУ на UOX и МОХ‑
топливе, а также тяжеловодные РУ с топливом из дешево‑
го регенерата урана (ReU) для снижения экономических
затрат на его хранение. Для быстрых РУ формирование то‑
пливной загрузки активной зоны предполагается с исполь‑
зованием MOX‑топлива на основе плутония ОЯТ легковод‑
ных РУ. В принятой для данного исследования модели
замкнутого ЯТЦ предусматривается наличие с 2015 года
ЦХОЯТ и, начиная с 2035 года, — международного гео‑
логического хранилища объемом до 2 тыс. т ТМ.
Рис. 13. Замкнутый ЯТЦ.
Прогнозные оценки накопления ОЯТ до 2100 года
Рис. 14. Замкнутый ЯТЦ. Прогнозная динамика
накопления продуктов переработки ОЯТ до 2100 года
Рис. 11. Замкнутый ЯТЦ. Прогнозные оценки
распределения производства электроэнергии до 2100 года
Рис. 12. Замкнутый ЯТЦ. Прогнозная динамика ввода
новых мощностей АЭС в Украине до 2100 года
ISSN 2073-6237. Ядерна та радіаційна безпека 1(61).2014 13
Оценка сценариев развития ядерной генерации Украины после 2030 года
общим объемом до 14 тыс. т ТМ. Для принятых в настоя‑
щем исследовании предположений, значительного сни‑
жения объемов накопления ОЯТ для варианта закрытого
ЯТЦ по сравнению с частично‑замкнутым ЯТЦ не наблю‑
дается (рис. 13), как и значительного сокращения объемов
накопления продуктов переработки ОЯТ.
Полученные в результате исследования выводы позво‑
ляют говорить о возможности дальнейшего развития ядер‑
ной генерации на основе легководных РУ с улучшенными
технико‑экономическими характеристиками, реализацией
отрытого ЯТЦ и долгосрочным хранением ОЯТ в цен‑
трализованном хранилище. Однако в данном случае на‑
блюдается накопление до 2100 года значительных объемов
ОЯТ — в размере до 30 тыс. т ТМ, что потребует созда‑
ния соответствующей инфраструктуры по его обращению
и долгосрочному хранению.
Учитывая темпы накопления ОЯТ, уже в 2035 году воз‑
никнет необходимость ввода дополнительных объемов
ЦХОЯТ или вывоза ОЯТ на переработку, что приведет
к снижению экономической привлекательности ядерной
генерации по сравнению с другими видами генерации
электроэнергии. В данном случае доля АЭС в производ‑
стве электроэнергии может снизиться до 35 %.
Наличие значительных запасов дешевого регене‑
рата урана в случае переработки ОЯТ легководных РУ
(по оцененным данным до 14 тыс. т ТМ) приводит к эко‑
номической обоснованности ввода в существующую ин‑
фраструктуру ЯТЦ Украины тяжеловодных реакторов.
Сравнительно дешевые CANDU позволят оптимизиро‑
вать экономику ЯТЦ и довести долю АЭС в производстве
электроэнергии до 50 %. Однако частичное замыкание
топливного цикла не позволяет полностью исключить
проблему «отложенного решения» при долгосрочном об‑
ращении с ОЯТ. Данный вопрос нуждается в дальнейшем
исследовании с точки зрения сравнительной оценки реа‑
лизации в Украине концепции долгосрочного хранения
и геологического захоронения отработанного топлива
легководных РУ. При частично‑замкнутом ЯТЦ, по срав‑
нению с открытым топливным циклом, объемы нако‑
пленного ОЯТ меняются, однако все еще остаются зна‑
чительными (23 тыс. т ТМ по сравнению с 30 тыс. т ТМ
при открытом ЯТЦ). Происходит накопление значитель‑
ных объемов отработанного топлива тяжеловодных РУ.
Кроме того, дополнительно возникает необходимость
хранения и захоронения высокоактивных продуктов пе‑
реработки, общий объем которых к 2100 году может пре‑
высить 1 тыс. т ТМ.
Ввод в эксплуатацию легководной РУ на МОХ‑топливе
установленной электрической мощностью 1 ГВт не пред‑
ставляется экономически обоснованным в случае приня‑
тых в рамках настоящего исследования цен на переработку
ОЯТ и фабрикацию тепловыделяющих сборок МОХ‑
топлива (2000 USD/кг и 1500 USD/кг, соответственно).
Реакторы на быстрых нейтронах позволят существенно
сократить объемы накопленного ОЯТ лишь в случае их
значительного ввода. При вводе одного энергоблока ожи‑
даемого сокращения накапливаемого ОЯТ не происходит
по сравнению с частично‑замкнутым ЯТЦ. Наличие пе‑
реработки приводит к целесообразности реализации зам‑
кнутого ЯТЦ с вводом в эксплуатацию тяжеловодных РУ
на регенерате урана. Наиболее привлекательным в случае
замкнутого ЯТЦ будет вариант многократного рецикла
плутония из ОЯТ быстрых реакторов по причине более
высокого содержания делящихся материалов.
Примечательно, что для частично‑замкнутого или зам‑
кнутого ЯТЦ объемы накопления плутония не изменятся
и достигнут к 2100 году около 200 т ТМ. Данный аспект
требует отдельного рассмотрения с точки зрения органи‑
зации хранения и утилизации плутония в Украине в рам‑
ках принятых обязательств по нераспространению ядер‑
ного оружия.
В любом случае, уже сейчас необходимо принимать ре‑
шение о дальнейшем варианте развития ядерной генера‑
ции в Украине. С учетом принятых в данном исследовании
стоимостных показателей элементов ЯТЦ, АЭС в Украине
будут испытывать постоянную конкуренцию со стороны
угольной генерации. Очевидно, что сохранение доли АЭС
в производстве электроэнергии после 2030 года станет воз‑
можным лишь при реализации более сложных вариантов
конфигураций топливного цикла, отличных от открытого
ЯТЦ.
Список использованной литературы
1. Tools and Methodologies for Energy System Planning and
Nuclear Energy System Assessments. — Vienna : IAEA, 2009. — 31 p.
2. Uranium 2011: Resources, Production and Demand: A Joint
Report by the OECD Nuclear Energy Agency and the International
Atomic Energy Agency. — 2012. — 489 p. — (NEA No. 7059; ISBN
978‑92‑64‑17803–8).
3. Spent fuel reprocessing options. — Vienna : IAEA, 2008. —
151 p. — (IAEA‑TECDOC‑1587).
4. Kaplan S. Power plants: characteristics and costs : CRS report for
Congress / Stan Kaplan. — 2008. — 108 p. — (Order Code RL34746).
5. Role of Thorium to Supplement Fuel Cycles of Future Nuclear
Energy Systems. — Vienna : IAEA, 2012. — 171 p. — (IAEA Nuclear
Energy Series. No. NF‑T‑2.4).
6. Framework for Assessing Dynamic Nuclear Energy Systems
for Sustainability: Final Report of the INPRO Collaborative Project
GAINS . — Vienna : IAEA, 2013. — 271 p. — (IAEA Nuclear Energy
Series. No. NP‑T‑1.14).
References
1. Tools and Methodologies for Energy System Planning and
Nuclear Energy System Assessments. — Vienna : IAEA, 2009. — 31 p.
2. Uranium 2011 : Resources, Production and Demand: A Joint
Report by the OECD Nuclear Energy Agency and the International
Atomic Energy Agency. — 2012. — 489 p. — (NEA No. 7059; ISBN
978‑92‑64‑17803–8).
3. Spent fuel reprocessing options. — Vienna : IAEA, 2008. —
151 p. — (IAEA‑TECDOC‑1587).
4. Kaplan S. Power plants: characteristics and costs : CRS report for
Congress / Stan Kaplan. — 2008. — 108 p. — (Order Code RL34746).
5. Role of Thorium to Supplement Fuel Cycles of Future Nuclear
Energy Systems. — Vienna : IAEA, 2012. — 171 p. — (IAEA Nuclear
Energy Series. No. NF‑T‑2.4).
6. Framework for Assessing Dynamic Nuclear Energy Systems
for Sustainability: Final Report of the INPRO Collaborative Project
GAINS . — Vienna : IAEA, 2013. — 271 p. — (IAEA Nuclear Energy
Series. No. NP‑T‑1.14).
Получено 23.01.2014.
|