Расширение возможностей атомной энергетики в

УДК 001(06) Инновационные проекты, студенческие идеи, проекты, предложения.
А.В. ВАТУЛИН1, Б.А. ГАБАРАЕВ2, В.М. ОСАДЧИЕВ3,
П.П. ПОЛУЭКТОВ4, А.С. ЧЕРНОВ3
1ВНИИНМ, 2НИКИЭТ, 3МИФИ, 4АТМ 
РАСШИРЕНИЕ ВОЗМОЖНОСТЕЙ
АТОМНОЙ ЭНЕРГЕТИКИ В ТЕПЛОСНАБЖЕНИИ [#1]
Атомная электроэнергетика и теплоэнергетика Земли составляют наиболее
перспективный естественный энергетический тандем. Электроэнергия и тепло –
основные компоненты жизнеобеспечения населения. В энергетическом балансе
России расходы на тепло составляют половину. Обсуждаются инновации решений
АЭС производят электроэнергию (кпд 35%). Тепло утилизируется
слабо и в основном рассеивается в окружающей среде на нагревание
Земли. В России мощности АЭС составляют 15% от полной
электрической мощности 140 ГВт. (Аналогичные цифры МАГАТЭ для
Франции, США, Японии составляют: 77% от 82 ГВт, 20% от 490 ГВт, 34%
от 130 ГВт). По планам в России за 10 лет ожидается построение 15 АЭС.
Запасов ядерного топлива на Земле хватит на 2000 лет.
Восполняемые источники энергии – движение воды рек, а также
энергия морей и океанов, энергия ветра, лес и дрова, биохимические
реакторы, растительный спирт и др. – результат перманентной
переработки потока солнечной энергии. В России ГЭС вырабатывают 20%
электроэнергии.
Невосполняемые источники органических веществ для химических и
энергетических производств связаны с энергией Солнца, накопившейся за
миллиарды лет. В России 65% электроэнергии производится на ТЭС и
ТЭЦ, где сжигается в основном газ, а также уголь и мазут. Мировых
запасов (включая неразведанных) нефти, газа, угля хватит всего на 40, 70,
200 лет, соответственно. Снижение запасов резко увеличивает риски
катастроф – экономических, военных, техногенных, демографических.
Выхода два – или решение проблем энергетики или уменьшение
населения.

ВНИИНМ – ФГУП ВНИИ неорганических материалов имени А.А. Бочвара,
Москва; НИКИЭТ – Научно-исследовательский и конструкторский институт
энерготехники им. Н.А. Доллежаля, Москва; МИФИ – Московский инженернофизический институт (государственный университет); АТМ – Ассоциация
«Технологии и материалы атомной науки и техники», Москва.
22
ISBN 5-7262-0555-3. НАУЧНАЯ СЕССИЯ МИФИ-2005. Том 11
УДК 001(06) Инновационные проекты, студенческие идеи, проекты, предложения.
Теплоэнергетика Земли – нескончаемый источник энергии – основана
на использовании локального стационарного тепла Земли, обусловленного
балансом потока энергии Солнца и излучения Земли, а также
преобразованием потока солнечной энергии непосредственно в тепло.
Тепловые насосы (ТН) позволяют эффективно использовать
электроэнергию для задач локального перераспределения тепла.
Эффективность ТН равна 3–4 (1 кВт электроэнергии позволяет перекачать
3–4 кВт тепловой энергии при разнице температур двух сред порядка
50ºС). Для задач теплоснабжения в дополнение к 1 кВт электроэнергии ТН
присовокупляет даром 2-3 кВт тепла из окружающей среды (воды,
воздуха, грунта).
Атомная электроэнергетика и теплоэнергетика Земли составляют
наиболее перспективный естественный энергетический тандем.
Совместное использование АЭС и ТН приводит к поднятию
эффективности АЭС, экономии ядерного топлива, к созданию локальных
систем энергоснабжения в различных климатических условиях громадной
страны, а следовательно, к выигрышу в затратах на коммуникации, к
понижению стоимости 1 кВт энергии и уменьшению времени
строительства энергетических систем. Это новый масштабный путь
решения проблем энергоснабжения, энергосбережения, энергозамещения
при существенной экономии невосполняемого органического топлива,
при частичном отказе от дорогостоящих линий электропередач и от
капризных теплотрасс.
Особую значимость приобретает использование ТН при новом
строительстве. При построении локальных энергетических систем вдоль
водных артерий (рек, морей, водоканалов) целесообразно в тандеме с
небольшими АЭС (5–50 МВт) использовать ТН различных тепловых
мощностей (от 10 кВт до 1 МВт). Система может использовать
центральный низкотемпературный водяной контур для технических
целей, для откачки тепла и для водозабора из контура для получения
очищенной воды на месте ее использования. Примерами могут быть
системы энергоснабжения, в частности, для районов севера, для канала
Сибирские реки – Средняя Азия.
Теплоснабжение далеко не единственный пример применения ТН.
Установка ТН нужной конструкции важна для стационарных удаленных
объектов, в том числе на объектах атомной отрасли, для задач обороны,
для решения экологических проблем городов и предприятий, и т.д.
Особенности условий, холодный климат России требуют необходимых
модернизаций ТН с учетом имеющегося зарубежного и российского
ISBN 5-7262-0555-3. НАУЧНАЯ СЕССИЯ МИФИ-2005. Том 11
23
УДК 001(06) Инновационные проекты, студенческие идеи, проекты, предложения.
опыта. Внедрение в год 105 ТН (или тепловой мощности 2 ГВт) позволит
дать тепло 10 млн. человек с учетом срока службы ТН в 15 лет. Оборот
производства составит около 0.6 млрд. $ в год. Окупаемость ТН: 2-4 года.
Атомная отрасль способна производить широкий спектр мощностей
АЭС (выпускаемых, проектируемых и перспективных), обладающих
надежностью конструкций при минимальных рисках. Отрасль имеет
значительный научный, технологический, технический потенциал, опыт
решения сложнейших задач тепломассопереноса. Производственные и
кадровые мощности позволяют решить задачи модернизации,
проектирования, изготовления опытных партий ТН, учесть требования и
условия установки
Механизмы решения общенациональных проблем энергообеспечения
связаны с объединением усилий и возможностей участников в рамках
различных ассоциаций, консорциумов, при участии властей и бизнеса.
E-mail:
osv@for.mephi.ru
24
ISBN 5-7262-0555-3. НАУЧНАЯ СЕССИЯ МИФИ-2005. Том 11