Ядерная энергетика

Эта статья прошла проверку экспертом
Балаковская АЭС (Россия)

Я́дерная (а́томная) энерге́тика — сектор энергопроизводства, основанный на целенаправленном преобразовании внутриядерной энергии, высвобождаемой в ходе управляемых процессов, в электрическую и тепловую формы для практического использования. Основу современной ядерной энергетики составляет контролируемая цепная реакция деления тяжёлых атомных ядер, преимущественно изотопов урана или плутония[1].

История

Основная статья: История ядерной энергетики

Ядерная энергетика — отрасль, использующая управляемую цепную реакцию деления ядер для генерации электроэнергии. Её история характеризуется этапами интенсивного развития, сменявшимися периодами стагнации[2].

Обнинская АЭС — первая АЭС в мире

Начальный этап (1940-е — 1960-е годы)

Первоначально атомные технологии развивались в военных целях. Переход к мирному использованию начался в 1950-е годы. СССР стал первой страной, реализовавшей проект промышленной атомной электростанции: в 1954 году была введена в эксплуатацию Обнинская АЭС мощностью 5 МВт[3].

В 1959 году в СССР был спущен на воду первый в мире атомный ледокол «Ленин»[4]. К 1960 году энергетические реакторы работали в четырёх государствах: Великобритании, СССР, США и Франции. К концу 1960-х годов ядерная энергетика была признана технически отработанной, а к 1970 году 90 энергоблоков в 15 странах имели совокупную мощность 16 500 МВт[5].

Период быстрого роста (1970-е — 1980-е годы)

Саркофаг над четвёртым блоком Чернобыльской АЭС

Нефтяные кризисы 1973 года и 1979 годов стимулировали интерес к атомной энергетике как альтернативе углеводородам. В среднем ежегодно начиналось строительство 25-30 новых энергоблоков. К 1980 году в 22 странах эксплуатировалось 253 АЭС общей мощностью 135 000 МВт. Однако в этот же период усилилось общественное беспокойство относительно безопасности применения атомной энергии[6].

Авария на АЭС «Три-Майл-Айленд» (США, 1979 год) привела к ужесточению регулирования и отмене ряда проектов. Катастрофа на Чернобыльской АЭС (СССР, 1986 год) имела глобальные последствия, серьёзно замедлив развитие отрасли во многих странах и потребовав коренного пересмотра международных стандартов безопасности[7].

Балаковская АЭС

Современный период (с 1990-х годов по настоящее время)

После 1990 года темпы ввода новых мощностей снизились[8]. Акцент сместился на повышение безопасности и эффективности существующих АЭС, продление сроков их службы и вывода из эксплуатации. В России консолидация активов в госкорпорацию «Росатом» (2007 год) способствовала укреплению позиций на мировом рынке[9].

Развиваются технологии новых поколений, в частности, проект «Прорыв», нацеленный на создание замкнутого ядерного топливного цикла на основе реакторов на быстрых нейтронах. По состоянию на 2025 год атомная энергетика сохраняет роль значимого источника низкоуглеродной электроэнергии в мировом балансе[10][11].

Топливный цикл

Основная статья: Ядерный топливный цикл
Заготовка высокообогащённого урана

Ядерный топливный цикл (ЯТЦ) — это комплексная последовательность технологических процессов для обеспечения экономичной и безопасной работы атомных электростанций. Он охватывает всю цепочку — от добычи природного сырья до обращения с радиоактивными отходами. Основным топливом для большинства реакторов является уран, чьи физические и химические свойства определяют ключевые стадии цикла[12].

Этапы ядерного топливного цикла подразделяются на подготовительные и заключительные стадии[13]:

  1. Подготовительная часть включает:
    • добычу и переработку урановой руды для получения концентрата закиси-окиси урана;
    • конверсию — преобразование концентрата в газообразный гексафторид урана (UF₆);
    • обогащение — увеличение в газе доли делящегося изотопа уран-235;
    • изготовление топлива — производство топливных таблеток, их герметизацию в тепловыделяющие элементы и сборку в тепловыделяющие сборки (ТВС).
      Схема закрытого топливного цикла в атомной промышленности
  2. Рабочая фаза — использование ТВС в активной зоне реактора для выработки энергии в течение нескольких лет.
  3. Заключительная часть начинается с выгрузки и временного хранения отработавшего ядерного топлива в бассейнах выдержки. Дальнейшая судьба топлива определяет тип топливного цикла.

Развитие атомной энергетики и обеспечение её долгосрочной эффективности напрямую зависят от создания надёжного топливного цикла. Рост мощностей в этой сфере предъявляет высокие требования ко всем технологическим операциям ядерного топливного цикла и углублённому изучению поведения материалов в условиях реактора. Для поддержки государств в этой работе Международное агентство по атомной энергии (МАГАТЭ) содействует проведению исследований и обмену лучшими практиками[14].

Экономическое значение

Ядерная энергетика сохраняет значительную роль в глобальном энергобалансе. На конец 2024 года её общая мощность составляла 377 ГВт (эл.), а в 15 странах велось строительство 62 новых энергоблоков. Ключевым экономическим драйвером развития отрасли является её вклад в декарбонизацию и обеспечение энергетической безопасности. Как низкоуглеродная технология с регулируемой генерацией, АЭС способствуют стабильности энергосистем с высокой долей переменчивых возобновляемых источников[15].

Экономическое значение усиливается за счёт диверсификации структуры генерации и снижения зависимости от цен на ископаемое топливо. Ядерная энергетика характеризуется относительно низкой зависимостью от критического минерального сырья и высокой энергоёмкостью топлива, что обеспечивает долгосрочную стабильность затрат на топливо[16].

Строительство атомной электростанции Эль-Дабаа

Основной прирост мировых мощностей обеспечивает узкая группа стран. Абсолютным лидером здесь выступает Китай, на который приходится 46 % всех строящихся в мире атомных энергоблоков, а также более 71 % глобального прироста мощностей, подключённых к сетям с 2021 года. В 2024 году страна начала сооружение сразу шести новых реакторов[17].

Параллельно наблюдается расширение географического присутствия атомной энергетики. Ряд государств, такие как Египет (строительство АЭС Эль-Дабаа с четырьмя блоками), Турция и Бангладеш, впервые создают у себя эту отрасль, что влечёт за собой многомиллиардные инвестиции, трансфер технологий и развитие высококвалифицированных кадров[18].

Применение и безопасность

АЭС Лайбштадт — атомная станция, построенная в Швейцарии в 1984 году

Ядерная энергетика находит многофакторное применение, выходящее за рамки электроэнергетики. Основу составляет крупноузловая генерация электроэнергии: по состоянию на конец 2024 года 417 энергоблоков в 31 стране обеспечивали около 10 % мирового производства электроэнергии. Помимо этого, реакторы используются для теплоснабжения городов, производства промышленного пара (например, для опреснения воды или нефтехимии) и как источник энергии для движения судов. Важным неэнергетическим применением является производство радиоизотопов для медицины (диагностика и лечение рака), промышленной дефектоскопии и научных исследований[19][20].

Безопасность — это главный принцип, на котором строится современная ядерная энергетика во всём мире. Её обеспечивает целостная система, работающая по строгим международным правилам и под постоянным надзором национальных и международных организаций, таких как Международное агентство по атомной энергии (МАГАТЭ)[21].

Важнейшим экологическим достоинством атомных станций является отсутствие выбросов в атмосферу дымовых газов, золы, а также сброса сточных вод, содержащих нефтепродукты. Многолетняя практика эксплуатации АЭС в различных странах служит практическим подтверждением их минимального воздействия на природную среду. При этом экологическая безопасность атомной генерации не снижается на протяжении всего срока службы станции[22].

Надёжность, безопасность и экономическая эффективность атомных электростанций обеспечиваются не только жёсткой регламентацией всех процессов, но и последовательной минимизацией их влияния на окружающую среду. Средний срок эксплуатации действующего парка АЭС в мире составляет порядка 30 лет, что подтверждает долгосрочную устойчивость и рентабельность этой технологии[23].

Галерея

  • Атомный ледокол «Ленин» на Неве (1959 год)

    Атомный ледокол «Ленин» на Неве (1959 год)

  • Российский атомный ледокол «Ямал» (1994 год)

    Российский атомный ледокол «Ямал» (1994 год)

  • АЭС Каттеном, Франция

    АЭС Каттеном, Франция

  • Кольская АЭС

    Кольская АЭС

  • Военные корабли США — атомные крейсера «Бейнбридж» и «Лонг Бич»

    Военные корабли США — атомные крейсера «Бейнбридж» и «Лонг Бич»

Примечания

  1. ↑ Ядерная энергетика. РОСАТОМ. Дата обращения: 13 декабря 2025.
  2. ↑ История российской атомной отрасли. РОСАТОМ. Дата обращения: 13 декабря 2025.
  3. ↑ Обнинская АЭС. РОСАТОМ. Дата обращения: 13 декабря 2025.
  4. ↑ О музее. Атомфлот. Дата обращения: 13 декабря 2025.
  5. ↑ Зеленая книга ядерной энергетики / под редакцией проф. Е. О. Адамова. — М.: издательство АО «НИКИЭТ», 2024. — С. 15—20. — 232 с. — ISBN 978-5-98706-145-9.
  6. ↑ Атомная энергетика в мире. РОСАТОМ. Дата обращения: 14 декабря 2025.
  7. ↑ Николаев К. Авария на Чернобыльской АЭС в 1986 году: история трагедии и уроки катастрофы. Lenta.ru (6 июля 2025). Дата обращения: 14 декабря 2025.
  8. ↑ Ежегодный доклад. Международное агентство по атомной энергии (1999). Дата обращения: 14 декабря 2025.
  9. ↑ Государственная корпорация по атомной энергии «Росатом». Правительство Российской Федерации. Дата обращения: 14 декабря 0202.
  10. ↑ Новый облик мировой энергетики. РИА Новости (22 августа 2025). Дата обращения: 14 декабря 2025.
  11. ↑ Проект «Прорыв» стал одной из площадок реализации первых пилотных проектов применения квантовых вычислений. Акционерное общество «Прорыв» (АО «Прорыв») (20 июня 2025). Дата обращения: 14 декабря 2025.
  12. ↑ Ядерный топливный цикл. Международное агентство по атомной энергии. Дата обращения: 14 декабря 2025.
  13. ↑ Ядерный топливный цикл. Больная российская энциклопедия. Дата обращения: 14 декабря 2025.
  14. ↑ Деятельность в области координированных исследований. Международное агентство по атомной энергии. Дата обращения: 14 декабря 2025.
  15. ↑ Международное состояние и перспективы ядерной энергетики — 2025. Международное агентство по атомной энергетике (5 сентября 2025). Дата обращения: 14 декабря 2025.
  16. ↑ Прогноз научно-технологического развития отраслей ТЭК России на период до 2035 года. Министерство энергетики Российской Федерации. Дата обращения: 14 декабря 2025.
  17. ↑ Китай вышел на первое место в мире по атомной энергетике. РИА Новости (27 апреля 2025). Дата обращения: 14 декабря 2025.
  18. ↑ АЭС «Эль-Дабаа». Акционерное общество «АТОМСТРОЙЭКСПОРТ». Дата обращения: 14 декабря 2025.
  19. ↑ Промышленные органы ЕС стремятся к большей поддержке ядерной медицины. China National Nuclear Corporation (16 июня 2021). Дата обращения: 14 декабря 2025.
  20. ↑ Откуда берется ядерная энергия? Научные основы ядерной энергетики. Международное агентство по атомной энергии. Дата обращения: 14 декабря 2025.
  21. ↑ Атом для мира и развития. МАГАТЭ. Дата обращения: 14 декабря 2025.
  22. ↑ Как атомные станции влияют на окружающую среду?. Машиностроительный дивизион «Росатома». Дата обращения: 14 декабря 2025.
  23. ↑ Жизнь после 40: о продлении срока эксплуатации АЭС в мире. Научно-деловой портал «Атомная энергия 2.0» (10 ноября 2025). Дата обращения: 14 декабря 2025.

Ссылки

Источник — https://znanierussia.ru/articles/index.php?title=Ядерная_энергетика&oldid=2165724