Я писал, на сколько в мире хватит газа, угля, нефти. Выглядит картина достаточно оптимистично: не то чтобы мы были обеспечены ресурсами навечно, но время у человечества есть. Как оно его использует — это другое дело. Однако если потребление будет расти, и через 20, 40, 100 лет не произойдет качественного прорыва в энергетическом развитии, то однозначно придет тот момент, когда человечество упрется в пустые карьеры и свистящий в скважинах ветер, и вслед за этим наступит коллапс. Откат к темным векам, к технологиям 19 столетия без шанса на возрождение.
Мы этого не узнаем — лишь на седую старость наших еще не рожденных правнуков может выпасть участь видеть эпоху заката человечества.
Но время еще есть, впереди десятилетия нарастающей добычи ресурсов и развития технологий. У грядущих поколений есть шанс выстроить благополучное будущее.
Я не тешу себя иллюзиями увидеть, как автобаны заполнят уютные электромобили, как по выделенным полосам городских артерий будут спешить на работу тысячи велосипедистов, сбивая капли чистейшей росы с листьев городских деревьев. Но кое-что уже можно изменить в ближайшие десятилетия.
Вот так выглядит динамика мирового производства электроэнергии (Год — млрд кВт/час):
1890 — 9
1900 — 15
1914 — 37,5
1950 — 950
1960 — 2300
1970 — 5000
1980 — 8250
1990 — 11800
2000 — 14500
2005 — 18138,3
2007 — 19894,9
Миру нужно больше электроэнергии, чтобы прятаться от темноты в ярко освещенных городах, привлекать стайки покупателей к витринам, а также растить, строить и добывать.
37% от всей произведённой энергии расходует промышленность: станки должны работать 24 часа в сутки, им нужно много электричества. Транспорт забирает себе еще 20%. В личных целях люди всей планеты используют еще 11% — и 5 % остается на коммерческое потребление (освещение, отопление и охлаждение коммерческих зданий, водоснабжение и канализация). Куда делись еще 27%? Потерялись при производстве и передаче электроэнергии.
Такие дела, а что поделать.
Вот такие виды топлива использовались при генерации электроэнергии в далеком 1973 году:
А вот как ситуация выглядела в 2011 году:
Нефть подорожала, ее место заменил газ. У кого не хватило денег на то и другое, жжет уголек. ГРЭС в мире не то чтобы стало меньше, просто они не поспели за увеличивавшимися в 4 раза объемами генерации электричества. Атомные электростанции упорно отвоевывают свое место под солнцем, но недостаточно быстро. О них и поговорим.
Очевидно, что производить электроэнергию, сжигая мазут, газ или уголь — дело глупое. Гораздо более разумно изготавливать из них полимеры, пластмассы и извлекать редкоземельные металлы. А уран ресурс такой — только на электричество и войну годен.
Генерация электроэнергии с помощью ядерных технологий — процесс чрезвычайно сложный. Чего стоит только добыча урана.
Вообще, если речь идет об уране, нужно сразу понять: это сложно. Сложно его добывать, сложно его перерабатывать, сложно запускать на нем реакторы, сложно читать об этом, сложно понять и сложно рассказывать.
Но я попробую.
Добывают уран из урановых руд. Это могут быть самые разные минеральные образования, главное, чтобы в них содержался уран. При этом, если урана более 0,3%, то это уже супербогатые залежи, и если их более 59 тыс. тонн — то это очень крупное месторождение. Вот такие дела.
Если у вас имеется такое месторождение, то вы добываете оттуда руду шахтным способом. Но богатых руд в мире остается все меньше, а это значит, что сложности начинаются уже с этого этапа.
Чтобы добыть уран из бедных руд, вам нужно закачать под землю, внимание, серную кислоту и затем откачать ее обратно, уже с ураном. Серную кислоту, Карл! Кем нужно быть, чтобы работать на добыче урана? Серная кислота иногда, бывает, не подходит, поэтому применяется другая магия, на которой мы не будем останавливаться.
Из раствора, который мы получили, нужно выделить уран, при том, что его содержание может быть десятые доли на литр. Для этого процесса требуются множественные окислительно-восстановительные реакции, чтобы избавиться от каждого нежелательного попутчика.
Затем требуется получить уран в твердом состоянии, но перед этим очистить его от примесей. На этом этапе применяется уже азотная кислота.
И теперь можно загружать в реактор? — Не-а, теперь начинаем собственно обогащение урана посредством разделения изотопов. На выходе получаем обогащенную смесь и обедненную. Методов добиться этого добрый десяток. Кто-нибудь еще считает, что этим занимаются действительно химики, а не маги высшей категории?
И лишь после всех этапов на выходе получаем ТВЭЛы — тепловыделяющие элементы, наполненные таблетками ядерного топлива.
Сложно? По-моему очень. И, что показательно, по добыче урана Россия находится на 6 месте в мире, однако по обогащению —на первом.
Это вам не седаны собирать.
Для того, чтобы получить 20 тонн уранового топлива, требуется обогатить 153 тонны природного урана. Однако одна тонна обогащенного урана выделяет столько же тепла, сколько 1 миллион 350 тысяч тонн нефти или природного газа.
Теперь понятно, почему жечь газ ради электричества глупо?
Только вот после того, как мы добудем, обогатим уран, построим архисложную АЭС, запустим ее, нам нужно что-то сделать с отработанным ядерным топливом.
Отслужившие свой срок ТВЭЛы очень радиоактивны и очень горячи. После извлечения из активной зоны реактора их нужно выдержать лет 5 в бассейне выдержки, а затем отправить в хранилище, где он будет «выдыхаться», остывая от радиоактивного излучения. После этого с ним станет проще работать и можно будет захоронить навечно, а лучше переработать, в процессе чего можно извлечь полезные элементы, а отходы все же отправить на хранение куда-нибудь подальше.
Очевидно, что такие производственные процессы явно не только не по карману многим странам, но и просто сложны в эксплуатации. Рабочая культура на таком производстве — это не упражнение в духе модных корпораций. Наплевательское отношение здесь — бух! — и чернобыльская зона отчуждения готова.
Отсюда и медленные темпы постройки АЭС по всему миру. Присосаться к газовой трубе все же гораздо проще. Так может, атомная энергетика невыгодна?
Я нашел одну любопытную табличку. Правда, на иностранном языке. В таблице приведены данные по количеству полученных единиц энергии на каждую затраченную. Чем выше значение — тем перспективнее направление.
Что мы видим: гидроэлектростанции — это круто, особенно большие. Они на первом месте. Но большие и удобные реки есть не везде.
Ветрогенераторы (в конце таблички) — тоже неплохо, но не везде дуют сильные и постоянные ветра. Тем более, что тут встает вопрос аккумулирования энергии про запас, ветер может и стихнуть. Газ, уголь, а уже тем более солнце — все недостаточно эффективно, в отличие от ядерной энергетики.
Nuclear diffusion enrichment — метод обогащения урана посредством газовой диффузии, сложный и энергозатратный. Но даже он наносит серьезный удар по газу, не говоря уж об угле.
Nuclear centrifuge enrichment — метод обогащения, называемый газовым центрифугированием. Современный метод с уменьшенным энергопотреблением, к слову, основной промышленный метод разделения изотопов в России. Нокаутирующий удар по любым другим способам получения электроэнергии, если у вас только под рукой нет хорошей речки в ущелье, которую вы можете перегородить.
Поэтому АЭС хотят многие, но далеко не всем по силам ее построить и эксплуатировать.
Однако, если вы все же решите приобрести для вашей страны пару ядерных реакторов, вы знаете куда обратиться: РосАтом предложит вам линейку безопасных ядерных электростанций по доступной цене с сервисным обслуживанием.
У русских есть хобби: собирать свои автомобили и ругать их. Но у них есть и работа: строить чудовищно сложные проекты и гордиться ими.
Только тут такое дело. Урана в мире достаточно много, он есть везде: в земле, воздухе, в воде. Только извлечь его — задачка та еще. Те же запасы, которые можно извлечь, достаточно ограниченны.
В мире всего 5 327 200 тонн этого добра, добывают же по 59 637 тонн ежегодно, и объемы добычи продолжают увеличиваться. Запасов хватит на 89 лет максимум.
Не очень оптимистично?
А что поделать. Но есть способы и оттянуть приближения дна:
Во-первых, уран добывают из старых ядерных бомб. Хранить их вечно все равно нельзя.
Во-вторых, уран по новой добывают из старых месторождений. Технологии-то не стоят на месте.
Однако уже сейчас 21% урана, потребляемого энергетикой, поступает из вторичных источников. Так что удастся ли продлить атомный век, перерабатывая старые атомные бомбы, неизвестно.
Россия занимает 3 место по залежам урана — 487 200 тонн 9,15% от мировых (на первом — Австралия, на втором — Казахстан). По добыче, как я говорил, мы на 6 месте (3 135 тонн в год) — не торопимся никуда. А вот по обогащению — на первом, оставив далеко позади конкурентов. Наших запасов при нынешних объемах добычи хватит на 155 лет. Да и запас стареющих атомных бомб у нас более чем внушителен.
Можно расслабиться?
Не стоит. Уран — это не панацея. Это очень эффективный ресурс, но грязный в производстве и опасный в обращении. Развивать атомную энергетику необходимо, однако нужно двигаться дальше.
Либералы спрашивают, что будет с Россией, когда кончится нефть (газ, уран, если хотите)?
К тому времени, когда они кончатся, наши дома будут снабжать электричеством термоядерные электростанции, и на ядерных двигателях мы будем летать к соседним планетам за ресурсами.
И нет, я не скажу за все человечество, но мы — русские — будем заниматься именно этим.
Однако об этом в следующей статье.
Сергей Черкасов.
Оценили 49 человек
149 кармы