Низкоуглеродная энергия
Как у любого источника энергии, у атомного есть свои преимущества и недостатки. К первым можно отнести сам процесс выработки: энергия производится в процессе деления ядра. В результате в отличие от химического преобразования — сжигание угля, сжигание газа, топливных гранул, мусора и биотоплива — нет эмиссии СО2.
При замене АЭС на газовые станции, как это частично происходит в ФРГ, увеличиваются выбросы парниковых газов в атмосферу. В Германии АЭС закрываются, их доля в выработке упала до 12,3% в 2020 году, а во Франции остается стабильной на протяжении последних 15 лет — 63,1% в 2019. Поэтому, несмотря на то, что доля ВИЭ в энергобалансе ФРГ больше (46,3% в 2020 году), чем во Франции (33,2% в 2020 году), выбросы СО2 на каждый выработанный киловатт выше — 401 грамм против 32. Таким образом, замена угольных ТЭС на АЭС — это радикальная декарбонизация энергетики.
Комплексные исследования энергозатрат на протяжении всего цикла эксплуатации электростанций показали, что ВИЭ (солнце, ветер) и атомные являются низкоуглеродными. При этом у них совпадает уровень энергозатрат на производство 1 кВт⋅ч и нет выбросов СО2 в окружающую среду.
Меньше радиации
Мы говорим атом — подразумеваем радиацию, а в случае АЭС — радиоактивные осадки. В определенной мере такие представления связаны с использованием ядерного оружия и авариями в Чернобыле и Фукусиме. Однако, в отличие от любой угольной электростанции, АЭС загрязняет окружающую среду только в случае аварии, но не в процессе своей ежедневной деятельности.
Дело в том, что уголь сам по себе содержит в некотором количестве радиоактивные элементы, включая тот же уран. В процессе выработки электричества, уголь сжигается и образуется зольная пыль, которая содержит в себе оксиды урана и тяжёлые металлы.
Например, в 2007 году в Китае канадская компания Sparton Resources сумела добыть несколько граммов U3O8 (урановый концентрат «желтый кек») из 6,1 кг зольной пыли от ТЭС в Сяолунтане, где использовался бурый уголь. По предварительным оценкам, в каждой метрической тонне зольной пыли, полученной при сжигании бурого угля, содержится 1,8-2 кг этого уранового порошка. Использование радиоактивной угольной пыли для выработки ядерного топлива считается достаточно перспективным, чтобы исследования на эту тему велись даже в Венгрии или ЮАР.
С другой стороны, это означает, что каждый год угольные ТЭС выбрасывают в окружающую среду сотни тысяч тонн радиоактивных материалов, отравляя все вокруг себя и сокращая жизнь жителям близлежащих городов и местностей.
Концентрированная мощь
Еще одним положительным качеством АЭС является экономия площадей под производство, а также высокий коэффициент использования установленной мощности (КИУМ). Например, в США в 2020 году КИУМ АЭС был 92,5%, ветростанций — 35,4%, солнечных панелей — 24,9%. Фактически это означало, что для выработки сопоставимой с АЭС электроэнергии, солнечным панелям и ветрякам надо было увеличить свои мощности в 2,6 и 3,9 раза соответственно.
При этом КИУМ электростанций, использующих в качестве топлива углеводороды и уголь, почти в два раза ниже, чем у АЭС.
Захоронение отходов
Утечки радиоактивных отходов АЭС уже давно стали притчей во языцех. Сообщается об этом каждый год, и чемпионом здесь являются США.
Все дело в том, что ранние виды захоронений либо устарели физически, либо были сделаны не очень качественно. А утечки из хранилища в Хэнфорде, в котором хранятся 56 млн галлонов радиоактивных отходов, эксперты уже сравнили с подземным Чернобылем.
В настоящий момент технологии захоронений шагнули далеко вперед. Наименее опасные отходы, низко или очень низко активные с периодом полураспада в сотни лет, захораниваются в приповерхностных хранилищах, глубиной до ста метров. А вот высокоактивные радиоактивные отходы (РАО) с периодом распада в сотни тысяч лет захоранивают в глубинных хранилищах, преимущественно в скальных породах на глубине в несколько километров.
Стоимость захоронения может достигать десятков миллионов и более долларов, это не считая стоимость подготовки самих хранилищ. Подобного рода хранилища есть у Финляндии, США, они строятся во Франции, Швеции, других странах. Однако, при всей безопасности таких хранилищ, вопрос с утилизацией отработанного ядерного топлива все равно останется.
В настоящий момент речь идет о MOX-топливе, в котором активно применяются отходы ядерного производства, и которое наиболее выгодно применять в реакторах на быстрых нейтронах. Например, в феврале 2021 года доля МОХ-топлива на 4 энергоблоке Белоярской АЭС, Россия, достигла трети. С этого момента в реактор будет загружаться топливо только этого вида.
Тем не менее объемы уже накопленных атомных отходов настолько велики, что парой АЭС точно не обойтись. Скорее, следует говорить о том, что на подобного вида топливо надо переводить атомную энергетику во всем мире. Что потребует больших дополнительных расходов и приведет к удорожанию 1 кВт⋅ч, отпускаемого с АЭС.
Техногенные катастрофы
Аварии на АЭС — самые зримые минусы от использования атомной энергетики. Катастрофа на Чернобыльской АЭС привела к эвакуации 350 тысячей жителей, дорогостоящим работам по ликвидации последствий аварии, которые обошлись в 250 млрд долларов, и смертям нескольких десятков человек в первые несколько месяцев после аварии.
Рак, из-за выбросов радиоактивных материалов сразу же после аварии, был обнаружен у 6 тысячей детей и подростков. Если бы власти вовремя проводили эвакуацию, эти цифры оказались бы ниже.
В то же время, специальная комиссия ООН, которая на протяжении двух десятилетий исследовала вопрос с серьезными последствиями аварии для здоровья населения, не обнаружила таковых у жителей Украины, Белоруссии и России, а также у 530 тыс. ликвидаторов.
Збигнев Яворовский, председатель Комиссии ООН, расследовавшей аварию в Чернобыле, пришел к выводу, что смертность АЭС в 13 раз ниже, чем у газовых станций, и в 47 раз, чем у ГЭС.
При всей тяжести последствий, которые оказались для переживших их стран национальными бедствиями, даже число умерших не идет ни в какое сравнение с крупными техногенными катастрофами.
В индийском городе Бхопал 3 декабря 1984 года на фабрике Union Carbide произошел выброс в атмосферу 42 тонн метилизоцианата. Пары этого сильнотоксичного соединения накрыли 40 км2, приведя к гибели от 7 до 30 тысяч человек по разным источникам, еще у полумиллиона были долговременные последствия для здоровья.
Зоны отчуждения
Из-за выбросов радиоактивных веществ аварии на ядерных объектах приводят к созданию огромных по площади зон отчуждения. Так, вокруг Чернобыля её площадь составляет 2600 км2. В этой зоне невозможна никакая долговременная экономическая деятельность или проживание людей. Земля и окружающая среда сильно «фонят», а город Припять будет необитаемым в течение ближайших 24 тысяч лет.
Заброшенный детский садик в зоне отчуждения Чернобыльской АЭС. Изоляционное арочное сооружение над разрушенным в результате аварии 4-м энергоблоком Чернобыльской АЭС.
В отличие от ядерных, другие техногенные катастрофы позволяют человеку достаточно быстро вернуться к экономическому использованию окружающей среды. Например, после аварии в 2019 года на дамбе бразильской корпорации Vale в Брумадинью, несколько крупных рек на юге штат Минас-Жейрас были отправлены отходами рудничного производства, вся рыба в них погибла. Речные экосистемы не смогли восстановиться и через год после аварии. Срок их восстановления не известен, однако уже сейчас понятно, что он будет ниже, чем у Чернобыльской зоны отчуждения.
Однако есть и обратная сторона: зона отчуждения вокруг Припяти превратилась в заповедник. По словам одного из исследователей, «в среднесрочной перспективе, присутствие человека и продукты его жизнедеятельности оказывают на дикую природу значительно более негативный эффект, чем атомная катастрофа». Иными словами, техногенная нагрузка на природную среду оказывается меньше, чем антропогенная. А сочетание двух последних способно быстро уничтожить любую экосистему.
На самом деле, это ставит вопрос о создании зон отчуждения после любой серьезной индустриальной нагрузки на окружающую среду: будь это добыча железной руды, взрыв атомного реактора или слив отходов химпромзводства. Природа в отсутствие человека восстанавливается быстрей, но при этом число промышленных объектов-загрязнителей превышает любые энергетические в сотни и тысячи раз.
Шанс для АЭС?
Атомную энергетику не стоит демонизировать. По уровню выбросов углерода она сопоставима с такими видами ВИЭ, как ветростанции и солнечные панели. Куда большую проблему представляют отходы её деятельности, которые долгое время в должной степени не перерабатывались, накапливаясь в хранилищах. По мере использования атомной генерации эти отходы будут увеличиваться, и тут у человечества только один путь — их повторное использование в ядерных реакторах.
С другой стороны, АЭС являются хорошей альтернативой угольным и газовым электростанциям. Они экономят используемую площадь, а их коэффициент использования установленной мощности больше, чем у всех видов традиционной энергетики и ВИЭ. В качестве гарантированного и оперативного резерва мощностей в энергосистеме, АЭС будут отличной альтернативой углю и углеводородам и хорошо дополнять быстроразвивающуюся энергетику ВИЭ.
Примечание редакции: За время написания этого текста Европейская комиссия выпустила доклад, в котором признала, что ядерная энергия не вредит экологии. Теперь АЭС могут быть признаны «зеленым» источником энергии в Европе.
