Вводный раздел этой статьи может быть слишком коротким, чтобы адекватно суммировать основные моменты . ( Март 2021 г. ) |
Это история ядерной энергетики , реализованной посредством первого искусственного деления атомов, которое привело к Манхэттенскому проекту и, в конечном итоге, к использованию ядерного деления для выработки электроэнергии .
В 1932 году физики Джон Кокрофт , Эрнест Уолтон и Эрнест Резерфорд обнаружили, что при «расщеплении» атомов лития протонами из протонного ускорителя выделяется огромное количество энергии в соответствии с принципом эквивалентности массы и энергии . [1] Однако они и другие пионеры ядерной физики Нильс Бор и Альберт Эйнштейн считали, что использование силы атома в практических целях в ближайшем будущем маловероятно. [2] В том же году аспирант Резерфорда Джеймс Чедвик открыл нейтрон . [3] Эксперименты по бомбардировке материалов нейтронами привели Фредерика и Ирен Жолио-Кюри к открытию в 1934 году индуцированной радиоактивности , что позволило создать радиеподобные элементы. [4] Дальнейшие работы Энрико Ферми в 1930-х годах были сосредоточены на использовании медленных нейтронов для повышения эффективности индуцированной радиоактивности. Эксперименты по бомбардировке урана нейтронами привели Ферми к мысли, что он создал новый трансурановый элемент , который получил название гесперий . [5]
В 1938 году немецкие химики Отто Ган [6] и Фриц Штрассман , вместе с австрийским физиком Лизой Мейтнер [7] и племянником Мейтнер, Отто Робертом Фришем [8], провели эксперименты с продуктами нейтронной бомбардировки урана, как средство дальнейшего исследования утверждений Ферми. Они определили, что относительно крошечный нейтрон расщепил ядро массивных атомов урана на две примерно равные части, что противоречило Ферми. [5] Это был чрезвычайно удивительный результат; все другие формы ядерного распада включали лишь небольшие изменения массы ядра, тогда как этот процесс, названный «делением» в биологии, включал полный разрыв ядра. Многочисленные ученые, включая Лео Силарда , который был одним из первых, осознали, что если реакции деления высвобождают дополнительные нейтроны, может возникнуть самоподдерживающаяся ядерная цепная реакция . [9] [10] После того, как это было экспериментально подтверждено и объявлено Фредериком Жолио-Кюри в 1939 году, ученые многих стран (включая США, Великобританию, Францию, Германию и Советский Союз) обратились к своим правительствам с просьбой поддержать исследования ядерного деления, как раз на пороге Второй мировой войны , для разработки ядерного оружия . [11]
В Соединенных Штатах, куда Ферми и Силард оба эмигрировали, открытие ядерной цепной реакции привело к созданию первого искусственного реактора, исследовательского реактора , известного как Chicago Pile-1 , который достиг критичности 2 декабря 1942 года. Разработка реактора была частью Манхэттенского проекта , усилий союзников по созданию атомных бомб во время Второй мировой войны. Это привело к строительству более крупных специализированных производственных реакторов , таких как X-10 Pile , для производства оружейного плутония для использования в первом ядерном оружии. Соединенные Штаты испытали первое ядерное оружие в июле 1945 года, испытание Trinity , а атомные бомбардировки Хиросимы и Нагасаки состоялись месяцем позже.
В августе 1945 года был выпущен первый широко распространенный отчет об атомной энергии, карманная книга «Атомный век » [14] . В ней обсуждалось мирное будущее использования атомной энергии и описывалось будущее, в котором ископаемое топливо не будет использоваться. Лауреат Нобелевской премии Гленн Сиборг , который позже возглавил Комиссию по атомной энергии США , сказал: «Будут шаттлы с Земли на Луну на ядерном топливе, искусственные сердца на ядерном топливе, бассейны с подогревом плутонием для аквалангистов и многое другое». [15]
В том же месяце, с окончанием войны, Сиборг и другие подали сотни изначально засекреченных патентов , [10] наиболее примечательным из которых был патент Юджина Вигнера и Элвина Вайнберга № 2,736,696 на концептуальный легководный реактор (LWR), который впоследствии стал основным реактором Соединенных Штатов для военно-морских силовых установок , а затем занял наибольшую долю коммерческого ядерного деления-электрического ландшафта. [16] Соединенное Королевство, Канада, [17] и СССР продолжили исследования и разработки ядерной энергии в течение конца 1940-х и начала 1950-х годов. Первая самоподдерживающаяся ядерная цепная реакция в Европе была достигнута 25 декабря 1946 года на F-1 (от «Первый физический реактор»), исследовательском реакторе, эксплуатируемом Курчатовским институтом в Москве , СССР . [18]
Электричество было впервые получено ядерным реактором 20 декабря 1951 года на экспериментальной станции EBR-I около Арко, штат Айдахо , которая первоначально производила около 100 кВт . [19] [20] В 1953 году американский президент Дуайт Эйзенхауэр выступил с речью « Атомы для мира » в Организации Объединенных Наций, подчеркнув необходимость скорейшего развития «мирного» использования ядерной энергии. За этим последовал Закон об атомной энергии 1954 года , который позволил быстро рассекретить технологию реакторов США и поощрил ее разработку частным сектором.
Первой организацией, разработавшей ядерную энергетику, был ВМС США с реактором S1W для приведения в движение подводных лодок и авианосцев . Первая атомная подводная лодка, USS Nautilus , была спущена на воду в январе 1954 года. [22] [23] Реактор S1W был реактором с водой под давлением . Эта конструкция была выбрана, потому что она была проще, компактнее и легче в эксплуатации по сравнению с альтернативными конструкциями, поэтому более подходила для использования на подводных лодках. Это решение привело к тому, что реактор PWR стал предпочтительным также для выработки электроэнергии, что оказало долгосрочное влияние на гражданский рынок электроэнергии в последующие годы. [24] Сообщество по проектированию и эксплуатации ядерных двигателей ВМС США под руководством Риковера
27 июня 1954 года Обнинская атомная электростанция в СССР стала первой в мире атомной электростанцией, вырабатывающей электроэнергию для энергосистемы , вырабатывая около 5 мегаватт электроэнергии. [25] Первая в мире коммерческая атомная электростанция, Колдер Холл в Уиндскейле, Англия, была подключена к национальной энергосистеме 27 августа 1956 года. Как и ряд других реакторов поколения I , станция имела двойное назначение: вырабатывать электроэнергию и плутоний-239 , последний для зарождающейся программы ядерного оружия в Великобритании . [26] Первоначальная мощность реактора составляла 50 МВт (общая мощность 200 МВт), [27] [28] она была первой из парка реакторов MAGNOX двойного назначения . [29]
Программа ядерной энергетики армии США официально началась в 1954 году. Под ее управлением 2-мегаваттный SM-1 в Форт-Белвуаре , штат Вирджиния , стал первым в Соединенных Штатах источником электроэнергии для промышленной поставки в коммерческую сеть ( VEPCO ) в апреле 1957 года. [30] Первой коммерческой атомной станцией, введенной в эксплуатацию в Соединенных Штатах, стал реактор Shippingport мощностью 60 МВт ( Пенсильвания ) в декабре 1957 года. [31] Возникнув из отмененного контракта на атомный авианосец , станция использовала конструкцию реактора PWR. [32] Его раннее принятие , технологическая привязка [33] и известность среди отставного военно-морского персонала сделали PWR преобладающей конструкцией гражданского реактора, которая сохраняется и по сей день в Соединенных Штатах.
В 1957 году был создан EURATOM, а также Европейское экономическое сообщество (сейчас Европейский союз). В том же году было создано Международное агентство по атомной энергии (МАГАТЭ).
Первая крупная авария на ядерном реакторе произошла на 3 МВт SL-1 , экспериментальном ядерном энергетическом реакторе армии США на Национальной испытательной станции реакторов в Национальной лаборатории Айдахо . Он был разработан на основе конструкции реактора с кипящей водой Borax (BWR) и впервые достиг эксплуатационной критичности и подключения к сети в 1958 году. По неизвестным причинам в 1961 году техник извлек стержень управления примерно на 22 дюйма дальше предписанных 4 дюймов. Это привело к паровому взрыву , в результате которого погибли три члена экипажа и произошло расплавление . [34] [35] Событие в конечном итоге было оценено в 4 балла по семибалльной шкале INES . 16 сентября 1967 года на ядерной станции Pathfinder около Су-Фолс, Южная Дакота, работавшей около года, произошла авария, в результате которой годовалая станция была окончательно выведена из эксплуатации, когда оператор слишком быстро открыл клапан. Еще одна серьезная авария произошла в 1968 году, когда на одном из двух реакторов с жидкометаллическим охлаждением на борту советской подводной лодки К-27 произошел отказ тепловыделяющего элемента , что привело к выбросу газообразных продуктов деления в окружающую атмосферу. В результате погибло 9 членов экипажа и 83 человека получили ранения. [36]
Общая мировая установленная ядерная мощность изначально росла относительно быстро, с менее чем 1 гигаватта (ГВт) в 1960 году до 100 ГВт в конце 1970-х и 300 ГВт в конце 1980-х. С конца 1980-х годов мировая мощность росла гораздо медленнее, достигнув 366 ГВт в 2005 году. Между 1970 и 1990 годами строилось более 50 ГВт мощности (пик составил более 150 ГВт в конце 1970-х и начале 1980-х годов) — в 2005 году было запланировано около 25 ГВт новой мощности. Более двух третей всех атомных станций, заказанных после января 1970 года, в конечном итоге были отменены. [22] В общей сложности 63 ядерных блока были отменены в Соединенных Штатах между 1975 и 1980 годами. [38]
В 1972 году Элвин Вайнберг, один из изобретателей конструкции легководного реактора (наиболее распространенного сегодня ядерного реактора), был уволен с работы в Окриджской национальной лаборатории администрацией Никсона , «по крайней мере, частично» из-за того, что он выразил обеспокоенность по поводу безопасности и целесообразности еще большего масштабирования своей конструкции, особенно выше номинальной мощности ~500 МВт эл ., поскольку в случае аварии с потерей охладителя считалось , что остаточное тепло, выделяемое такими большими компактными твердотопливными активными зонами, выходит за рамки возможностей пассивного/естественного конвекционного охлаждения для предотвращения быстрого расплавления топливных стержней и, как следствие, потенциального далеко идущего выброса продуктов деления . Рассматривая легководный реактор, хорошо подходящий для использования в море подводными лодками и военно-морским флотом, Вайнберг не выказал полной поддержки его использованию коммунальными службами на суше на уровне мощности, который был им интересен по причинам масштаба поставок , и запросил большую долю финансирования исследований AEC для развития продемонстрированного его командой [39] эксперимента с реактором на расплавленной соли , конструкции с большей изначальной безопасностью в этом сценарии и с предполагаемым большим потенциалом экономического роста на рынке крупномасштабной гражданской генерации электроэнергии. [40] [41] [42]
Подобно более ранним экспериментам по безопасности реактора BORAX, проведенным Аргоннской национальной лабораторией , [43] в 1976 году Айдахская национальная лаборатория начала программу испытаний, ориентированную на реакторы LWR при различных сценариях аварий, с целью понимания развития событий и смягчающих мер, необходимых для реагирования на отказ одной или нескольких разрозненных систем, при этом большая часть избыточного резервного оборудования безопасности и ядерных правил была разработана на основе этой серии исследований разрушающих испытаний . [44]
В 1970-х и 1980-х годах рост экономических издержек (связанный с увеличением сроков строительства, в основном из-за изменений в регулировании и судебных разбирательств групп давления) [45] и падение цен на ископаемое топливо сделали строящиеся атомные электростанции менее привлекательными. В 1980-х годах в США и 1990-х годах в Европе плоский рост электросетей и либерализация электроэнергии также сделали добавление новых крупных генераторов базовой нагрузки экономически непривлекательным.
Нефтяной кризис 1973 года оказал значительное влияние на такие страны, как Франция и Япония, которые в большей степени полагались на нефть для производства электроэнергии (39% [46] и 73% соответственно), чтобы инвестировать в ядерную энергетику. [47] Французский план, известный как план Мессмера , был направлен на полную независимость от нефти, с предполагаемым строительством 80 реакторов к 1985 году и 170 к 2000 году. [48] Франция построит 25 электростанций на основе деления , установив 56 в основном реакторов конструкции PWR в течение следующих 15 лет, хотя и отказавшись от 100 реакторов, первоначально запланированных в 1973 году, на 1990-е годы. [49] [50] В 2019 году 71% французской электроэнергии было выработано 58 реакторами, что является самым высоким процентом среди всех стран мира. [51]
Некоторая местная оппозиция ядерной энергетике возникла в США в начале 1960-х годов, начиная с предложенной станции Бодега-Бэй в Калифорнии в 1958 году, что вызвало конфликт с местными жителями, и к 1964 году эта концепция была окончательно заброшена. [52] В конце 1960-х годов некоторые члены научного сообщества начали выражать острую обеспокоенность. [53] Эти антиядерные опасения были связаны с ядерными авариями , распространением ядерного оружия , ядерным терроризмом и утилизацией радиоактивных отходов . [54] В начале 1970-х годов прошли крупные протесты по поводу предлагаемой атомной электростанции в Виле , Германия, и проект был отменен в 1975 году. Антиядерный успех в Виле вдохновил оппозицию ядерной энергетике в других частях Европы и Северной Америки. [55] [56] К середине 1970-х годов антиядерный активизм приобрел более широкую привлекательность и влияние, и ядерная энергетика начала становиться предметом крупных общественных протестов. [57] [58] В некоторых странах конфликт вокруг ядерной энергетики «достиг беспрецедентной интенсивности в истории технологических споров». [59] [60] В мае 1979 года около 70 000 человек, включая тогдашнего губернатора Калифорнии Джерри Брауна , приняли участие в марше против ядерной энергетики в Вашингтоне, округ Колумбия. [61] Группы противников ядерной энергетики появились в каждой стране, где была программа ядерной энергетики.
В 1980-х годах в мире в среднем каждые 17 дней запускался один новый ядерный реактор. [62]
В начале 1970-х годов возросшая враждебность общественности к ядерной энергетике в Соединенных Штатах привела к тому, что Комиссия по атомной энергии США , а позднее и Комиссия по ядерному регулированию удлинили процесс получения лицензий, ужесточили технические правила и повысили требования к оборудованию для обеспечения безопасности. [63] [64] Наряду с относительно небольшим процентным увеличением общего количества стали, труб, кабелей и бетона на единицу установленной паспортной мощности , более заметные изменения в нормативном цикле открытых публичных слушаний -ответов для выдачи лицензий на строительство привели к тому, что когда-то начальный срок для инициирования проекта до заливки первого бетона в 1967 году увеличился до 32 месяцев в 1972 году и, наконец, до 54 месяцев в 1980 году, что в конечном итоге увеличило стоимость энергетических реакторов в четыре раза. [65] [66]
Предложения коммунальных предприятий в США по строительству атомных электростанций, достигшие пика в 52 в 1974 году, упали до 12 в 1976 году и так и не восстановились, [67] во многом из-за стратегии судебных разбирательств групп давления, запуска судебных исков против каждого предложенного предложения по строительству в США, удерживая частные коммунальные предприятия в судебных разбирательствах в течение многих лет, одно из которых дошло до Верховного суда в 1978 году (см . Vermont Yankee Nuclear Power Corp. против Natural Resources Defense Council, Inc. [68] Поскольку разрешение на строительство атомной станции в США в конечном итоге заняло больше времени, чем в любой другой индустриальной стране, призрак, с которым столкнулись коммунальные предприятия, необходимости платить проценты по крупным строительным кредитам, в то время как антиядерное движение использовало правовую систему для создания задержек, все больше делал жизнеспособность финансирования строительства менее определенной. [67] К концу 1970-х годов стало ясно, что ядерная энергетика не будет расти так резко, как когда-то считалось.
Более 120 предложений по реакторам в Соединенных Штатах были в конечном итоге отменены [69] , а строительство новых реакторов было остановлено. В статье журнала Forbes от 11 февраля 1985 года был прокомментирован полный провал программы ядерной энергетики США, в которой говорилось, что это «является крупнейшей управленческой катастрофой в истории бизнеса». [70]
По мнению некоторых комментаторов, авария 1979 года на АЭС Три-Майл-Айленд сыграла важную роль в сокращении числа новых строящихся электростанций во многих других странах. [53] По данным Комиссии по ядерному регулированию (NRC), авария на АЭС Три-Майл-Айленд стала самой серьезной аварией в «истории эксплуатации коммерческих атомных электростанций США, хотя она не привела ни к каким смертям или травмам среди работников станции или членов близлежащего сообщества». [71] Неопределенность и задержки в регулировании в конечном итоге привели к эскалации задолженности, связанной со строительством, что привело к банкротству основного владельца коммунальных услуг Сибрука, Public Service Company of New Hampshire . [72] На тот момент это было четвертое по величине банкротство в корпоративной истории Соединенных Штатов. [73]
Среди американских инженеров увеличение расходов от внедрения нормативных изменений, которые возникли в результате аварии на TMI, составило, когда в конечном итоге было завершено, всего несколько процентов от общих расходов на строительство новых реакторов, в первую очередь связанных с предотвращением отключения систем безопасности. Самым значительным инженерным результатом аварии на TMI стало признание того, что необходимо лучшее обучение операторов и что существующая аварийная система охлаждения активной зоны реакторов PWR работала лучше в реальной чрезвычайной ситуации, чем обычно утверждали члены антиядерного движения. [63] [74]
Уже замедляющиеся темпы нового строительства, а также закрытие в 1980-х годах двух существующих демонстрационных атомных электростанций в долине Теннесси , США, когда они не смогли экономически соответствовать новым ужесточенным стандартам NRC, переместили производство электроэнергии на угольные электростанции. [75] В 1977 году, после первого нефтяного шока, президент США Джимми Картер выступил с речью, в которой назвал энергетический кризис « моральным эквивалентом войны » и активно поддержал ядерную энергетику. Однако ядерная энергетика не могла конкурировать с дешевой нефтью и газом, особенно после того, как общественное противодействие и нормативные препятствия сделали новую ядерную энергетику непомерно дорогой. [76]
В 1982 году, на фоне продолжающихся протестов, направленных против строительства первого промышленного реактора-размножителя во Франции, один из членов Швейцарской партии зеленых выпустил пять гранат РПГ-7 по еще строящемуся зданию защитной оболочки реактора «Суперфеникс» . Две гранаты попали и нанесли незначительные повреждения внешней железобетонной оболочке. Это был первый раз, когда протесты достигли таких высот. После обследования поверхностных повреждений прототип быстрого реактора-размножителя был запущен и проработал более десятилетия. [77]
Чернобыльская катастрофа произошла в субботу 26 апреля 1986 года на реакторе № 4 Чернобыльской атомной электростанции , недалеко от города Припять на севере Украинской ССР . [78] Она считается самой страшной ядерной катастрофой в истории как с точки зрения затрат, так и с точки зрения жертв. [79] Первоначальные меры реагирования на чрезвычайную ситуацию, вместе с последующей дезактивацией окружающей среды, в конечном итоге задействовали более 500 000 человек и стоили, по оценкам, 18 миллиардов советских рублей — примерно 68 миллиардов долларов США в 2019 году с поправкой на инфляцию. [80] [81]
По мнению некоторых комментаторов, катастрофа на Чернобыльской АЭС сыграла важную роль в сокращении числа новых строек электростанций во многих других странах. [53] В отличие от аварии на Три-Майл-Айленде, гораздо более серьезная авария на Чернобыльской АЭС не увеличила нормативные требования или инженерные изменения, влияющие на западные реакторы; поскольку конструкция РБМК , в которой отсутствуют такие функции безопасности, как «прочные» здания защитной оболочки , использовалась только в Советском Союзе. [82] Более 10 реакторов РБМК все еще используются сегодня. Однако изменения были внесены как в сами реакторы РБМК (использование более безопасного обогащения урана), так и в систему управления (предотвращение отключения систем безопасности), среди прочего, чтобы уменьшить вероятность подобной аварии. [83] Россия в настоящее время в значительной степени полагается на, строит и экспортирует вариант PWR, ВВЭР , и сегодня используется более 20 таких реакторов.
Международная организация по повышению осведомленности в вопросах безопасности и профессиональному развитию операторов ядерных установок, Всемирная ассоциация операторов ядерных установок (ВАО АЭС), была создана как прямой результат Чернобыльской аварии 1986 года. Организация была создана с целью распространения и развития культуры ядерной безопасности, технологий и сообщества, где до этого царила атмосфера секретности времен Холодной войны .
Многие страны, включая Австрию (1978), Швецию (1980) и Италию (1987) (под влиянием Чернобыля), проголосовали на референдумах против ядерной энергетики или за ее поэтапный отказ.
В начале 2000-х годов ядерная промышленность ожидала ядерного ренессанса, увеличения строительства новых реакторов из-за опасений по поводу выбросов углекислого газа. [85] Однако в 2009 году Петтери Тииппана, директор отдела атомных электростанций в Финском управлении по радиационной и ядерной безопасности , сообщил BBC , что было трудно реализовать проект реактора третьего поколения в срок, поскольку строители не привыкли работать в соответствии со строгими стандартами, требуемыми на строительных площадках ядерных объектов, поскольку в последние годы было построено очень мало новых реакторов. [86]
Olkiluoto 3 был первым EPR , модернизированным проектом PWR, строительство которого началось. Проблемы с качеством изготовления и надзором привели к дорогостоящим задержкам. Реактор оценивается в три раза дороже первоначальной сметы и будет доставлен с опозданием на 10 лет. [87]
В 2018 году исследование MIT Energy Initiative о будущем ядерной энергетики пришло к выводу, что вместе с настоятельным предложением о том, что правительство должно финансово поддерживать разработку и демонстрацию новых ядерных технологий IV поколения, для начала всемирного возрождения необходимо провести глобальную стандартизацию правил с переходом к серийному производству стандартизированных блоков, схожих с другой сложной инженерной областью самолетов и авиации. В настоящее время для каждой страны обычно требуется внесение индивидуальных изменений в конструкцию для удовлетворения различных национальных регулирующих органов, часто в интересах отечественных фирм-поставщиков инжиниринга. Далее в отчете отмечается, что наиболее экономически эффективные проекты были построены с несколькими (до шести) реакторами на площадке с использованием стандартизированной конструкции, с теми же поставщиками компонентов и строительными бригадами, работающими над каждым блоком, в непрерывном рабочем процессе. [88]
После землетрясения в Тохоку 11 марта 2011 года, одного из крупнейших землетрясений, когда-либо зарегистрированных, и последующего цунами у берегов Японии, на АЭС «Фукусима-1» произошло три расплавления активной зоны из-за отказа системы аварийного охлаждения из-за отсутствия электроснабжения. Это привело к самой серьезной ядерной аварии со времен Чернобыльской катастрофы.
Авария на АЭС «Фукусима-1» побудила пересмотреть политику ядерной безопасности и ядерной энергетики во многих странах [89] и вызвала вопросы у некоторых комментаторов о будущем ренессанса. [90] [85] Германия одобрила планы по закрытию всех своих реакторов к 2022 году (после энергетического кризиса, вызванного российским вторжением в Украину , Германия теперь планирует сохранить реакторы работающими до апреля 2023 года [91] ). Итальянские планы по ядерной энергетике [92] закончились, когда Италия запретила генерацию, но не потребление ядерной электроэнергии на референдуме в июне 2011 года. [93] [89] Китай, Швейцария, Израиль, Малайзия, Таиланд, Великобритания и Филиппины пересмотрели свои программы ядерной энергетики. [94] [95] [96] [97]
В 2011 году Международное энергетическое агентство вдвое снизило свою предварительную оценку новых генерирующих мощностей, которые должны быть построены к 2035 году. [98] [99] Производство атомной энергии в 2012 году пережило самое большое падение в годовом исчислении: атомные электростанции во всем мире произвели 2346 ТВт·ч электроэнергии, что на 7% меньше, чем в 2011 году. Это было вызвано в первую очередь тем, что большинство японских реакторов оставались в выключенном состоянии в том году, а также постоянным закрытием восьми реакторов в Германии. [100]
Associated Press и Reuters сообщили в 2011 году о предположении, что безопасность и выживаемость более молодой АЭС Онагава , ближайшего реакторного объекта к эпицентру и на побережье, демонстрируют, что ядерные объекты способны выдерживать самые большие стихийные бедствия. Также было сказано, что АЭС Онагава показала, что ядерная энергетика может сохранять общественное доверие, поскольку выжившие жители города Онагава нашли убежище в спортзале ядерного объекта после разрушения их города. [101] [102]
В феврале 2012 года Комиссия по ядерному регулированию США одобрила строительство двух реакторов на электростанции Vogtle , что стало первым одобрением за 30 лет. [103] [104]
В августе 2015 года, после 4 лет практически нулевой выработки электроэнергии путем деления, Япония начала перезапускать свои ядерные реакторы после завершения модернизации систем безопасности, начиная с АЭС Сендай . [105]
К 2015 году прогноз МАГАТЭ относительно ядерной энергетики стал более многообещающим. «Ядерная энергетика является критически важным элементом в ограничении выбросов парниковых газов», — отметило агентство, и «перспективы ядерной энергетики остаются положительными в среднесрочной и долгосрочной перспективе, несмотря на негативное влияние в некоторых странах после аварии [Фукусима-1]... она по-прежнему является вторым по величине источником низкоуглеродной электроэнергии в мире. А 72 реактора, строившихся в начале прошлого года, были наибольшими за 25 лет». [106] По состоянию на 2015 год [обновлять]мировая тенденция заключалась в том, что ввод в эксплуатацию новых атомных электростанций должен был быть сбалансирован количеством старых станций, выводимых из эксплуатации. [107] Восемь новых подключений к сети были завершены Китаем в 2015 году. [108] [109]
В 2016 году быстрый реактор с натриевым теплоносителем БН-800 в России начал коммерческую генерацию электроэнергии, в то время как изначально были задуманы планы по БН-1200 , будущее программы быстрых реакторов в России ожидает результатов от МБИР, строящегося многоконтурного исследовательского центра Generation для испытания химически более инертных свинцовых, свинцово- висмутовых и газовых теплоносителей , он также будет работать на переработанном топливе МОКС (смешанный оксид урана и плутония). Планируется создание на месте пирохимической переработки , замкнутого топливного цикла, для переработки отработанного топлива/«отходов» и снижения необходимости в росте добычи и разведки урана. В 2017 году началась программа производства реактора, объект был открыт для сотрудничества в рамках «Международного проекта по инновационным ядерным реакторам и топливному циклу», у него есть график строительства, который включает эксплуатационное начало в 2020 году. Как и планировалось, это будет самый мощный исследовательский реактор в мире. [110]
В 2015 году правительство Японии взяло на себя обязательство по возобновлению работы своего парка из 40 реакторов к 2030 году после модернизации систем безопасности и завершению строительства атомной электростанции третьего поколения Ома . [111] Это означало бы, что к 2030 году около 20% электроэнергии будет поступать из ядерной энергетики. По состоянию на 2018 год некоторые реакторы возобновили коммерческую эксплуатацию после проверок и модернизации с новыми правилами. [112] Хотя в Южной Корее имеется крупная атомная энергетика , новое правительство в 2017 году под влиянием активного антиядерного движения [113] обязалось остановить ядерное развитие после завершения строительства объектов, находящихся в настоящее время в стадии строительства. [114] [115] [116]
Банкротство Westinghouse в марте 2017 года из-за убытков в размере 9 миллиардов долларов США из-за остановки строительства атомной электростанции Virgil C. Summer в США считается преимуществом для восточных компаний для будущего экспорта и проектирования ядерного топлива и реакторов. [117]
В 2016 году Управление энергетической информации США спрогнозировало в качестве своего «базового сценария», что мировое производство ядерной энергии увеличится с 2344 тераватт-часов (ТВт·ч) в 2012 году до 4500 ТВт·ч в 2040 году. Ожидалось, что большая часть прогнозируемого увеличения придется на Азию. [118] По состоянию на 2018 год запланировано строительство более 150 ядерных реакторов, в том числе 50 в стадии строительства. [119] В январе 2019 года в Китае работало 45 реакторов, строилось 13 реакторов, и планируется построить еще 43, что сделает его крупнейшим в мире производителем ядерной электроэнергии. [120]
Ядерная энергетика с нулевым уровнем выбросов является важной частью усилий по смягчению последствий изменения климата . Согласно сценарию устойчивого развития МЭА к 2030 году ядерная энергетика и CCUS будут генерировать 3900 ТВт·ч во всем мире, в то время как ветряная и солнечная энергетика — 8100 ТВт·ч с целью достижения нулевых выбросов CO2 к 2070 году. [122] Для достижения этой цели в среднем ежегодно следовало бы добавлять 15 ГВт ядерной энергии. [123] По состоянию на 2019 год строилось более 60 ГВт новых атомных электростанций, в основном в Китае, России, Корее, Индии и ОАЭ. [123] Многие страны мира рассматривают возможность использования малых модульных реакторов , и один в России будет подключен к сети в 2020 году.
Страны, в которых на стадии планирования находится по крайней мере одна атомная электростанция, включают Аргентину, Бразилию, Болгарию, Чешскую Республику, Египет, Финляндию, Венгрию, Индию, Казахстан, Польшу, Саудовскую Аравию и Узбекистан. [123]
Будущее ядерной энергетики сильно различается между странами в зависимости от политики правительства. Некоторые страны, в частности Германия, приняли политику поэтапного отказа от ядерной энергетики . В то же время некоторые азиатские страны, такие как Китай [120] и Индия [124] , взяли на себя обязательство по быстрому расширению ядерной энергетики. В других странах, таких как Великобритания [125] и США, ядерная энергетика планируется как часть энергетического баланса вместе с возобновляемой энергией.
Ядерная энергия может быть одним из решений для обеспечения чистой энергии, а также для устранения влияния ископаемого топлива на наш климат. [126] Эти установки будут улавливать углекислый газ и создавать чистый источник энергии с нулевыми выбросами, создавая процесс с отрицательным выбросом углерода. Ученые предполагают, что 1,8 миллиона жизней уже были спасены путем замены источников ископаемого топлива на ядерную энергию. [127]
По состоянию на 2019 год [обновлять]стоимость продления срока службы электростанций сопоставима с другими технологиями генерации электроэнергии, включая новые солнечные и ветровые проекты. [128] В Соединенных Штатах лицензии почти половины действующих ядерных реакторов были продлены до 60 лет. [129] Комиссия по ядерному регулированию США и Министерство энергетики США инициировали исследования в области устойчивости легководных реакторов , которые, как ожидается, приведут к разрешению продления лицензий реакторов свыше 60 лет при условии обеспечения безопасности, для повышения энергетической безопасности и сохранения источников генерации с низким содержанием углерода. Проводятся исследования ядерных реакторов, которые могут работать 100 лет, известных как реакторы Centurion. [130] По состоянию на 2020 год ряд атомных электростанций США получили разрешение Комиссии по ядерному регулированию на эксплуатацию до 80 лет. [131]
После вторжения России в Украину в 2022 году ситуация изменилась. С принятием Версальской декларации в марте 2022 года лидеры 27 государств-членов ЕС согласились как можно скорее отказаться от зависимости ЕС от российского ископаемого топлива . [132] Всемирный экономический форум опубликовал изменения в энергетической политике после вторжения России. [133] Корея планирует «увеличить долю возобновляемых источников энергии в электричестве [...] [и] ядерной энергетики до более чем 30%». [133] Япония решила «перезапустить атомные электростанции в соответствии с 6-м Стратегическим энергетическим планом [...]». [133] Германия решила отложить закрытие трех оставшихся атомных электростанций до апреля 2023 года. [134]