ГЕОГРАФИЯ АТОМНОЙ ЭНЕРГЕТИКИ МИРА КУРСОВАЯ РАБОТА
Введение. 3
Глава 1. Динамика топливно-энергетического баланса мира и факторы ее определяющие 4
1.1 Структура и динамика топливно-энергетического баланса мира. 4
Глава 2. История развития и современная география атомной энергетики……..8
2.1История развития атомной энергетики………………………………..8
2.2География сырьевой базы атомной энергетики………………………10
2.3Современная география атомной энергетики. .16
Глава 3. Перспективы и проблемы развития атомной энергетики…….. .24
3.1Проблемы развития атомной энергетики… ………………………….24
3.2Перспективы развития атомной энергетики…………………………27
Заключение. 29
Список использованных источников………………………………………………31
АННОТАЦИЯ
УДК 338 (4/9)
Шило Д.С. География атомной энергетики мира: современное состояние и перспективы развития (курсовая работа). – Минск, 2012. – 32 с.
Атомная энергетика, история развития, современное состояние, проблемы, перспективы развития.
В работе рассматривается атомная энергетика, ее история развития, современное состояние, проблемы, перспективы развития отрасли в мире. Анализируется география атомных станций мира, месторождений урана, приводятся типы реакторных установок по странам, их количество и эксплуатирующие организации.
Библиогр. 21 назв., табл. 4, рис. 6.
ВВЕДЕНИЕ
Чем дальше развивалось общество, тем больше росли его интересы и потребности, одной из которых стало топливо, которое, благодаря способности в определенных условиях выделять энергию, стало применяться во многих сферах жизнедеятельности. Первоначально это была древесина, затем ее сменил уголь, а в первой половине 20 века – нефть и природный газ. Радиоактивные элементы были известны человечеству со средних веков, но варианты их использования были еще не известны. Лишь с открытием в 1896 году Беккерелем излучения урана началось активное изучение тяжелых элементов. Вскоре уже были известны помимо урана торий, радий и полоний. Необычайная мощность энергии, выделяемой радиоактивными элементами, нашла в первую очередь военное применение. Есть свидетельства того, что работы по созданию атомной бомбы велись еще учеными нацистской Германии. И первое масштабное применение энергии атома было как раз военным. В 1945 году США были сброшены бомбы на японские города Хиросима и Нагасаки.Но наука, подталкивая технический прогресс, стимулировала и поиск альтернативных источников энергии. Были построены первые промышленные АЭС: Обнинская в СССР, Колдер-Холл в Великобритании, Шиппингпорт в США. Началось активное строительство атомных электростанций. Но, как и у всего на земле, в атомной энергетике обнаружилась обратная сторона. Авария на Три-Майл-Айленд, затем катастрофа на ЧАЭС, и совсем недавно на японской Фукусиме, раз за разом вредили репутации АЭС как безопасного и дешевого источника энергии – слишком серьезными в экономическом и социальном планах оказались последствия этих аварий.
Атомная энергетика вступила в период “застоя”. Но, так или иначе, страны начали возвращаться к вопросам использования атомной энергии. Потому как альтернативы ядерному топливу до сих пор не найдено, а существующие нетрадиционные источники не в состоянии дать столько же энергии, сколько дает атомный распад.
Именно поэтому атомная энергетика на сегодняшний день является одним из наиболее перспективных направлений получения электроэнергии, за счет своей относительной экономической дешевизны и низкой себестоимости производимого продукта. По причине сокращения запасов топливных ископаемых (угля, нефти, газа), проблема развития атомной энергетики становится для мирового сообщества одной из важнейших.
Цель данной курсовой работы – изучить историю и географию атомной энергетики, направления и перспективы ее развития в будущем, а также по средствам анализа имеющихся данных сделать прогноз о будущем атомной энергетики в целом.
В задачи, поставленные перед автором, входит обзор атомной энергетики как подотрасли мировой энергетики, изучение географических аспектов развития этой отрасли и ее актуальности.
Глава 1. Динамика топливно-энергетического баланса мира и факторы ее определяющие
1.1Структура и динамика топливно-энергетического баланса мира
Исследование и овладение источниками энергии всегда было одним из важнейших факторов развития человечества. И на сегодняшний день количество производимой и потребляемой энергии является одним из важнейших критериев качества жизни населения как в микро, так и в макро масштабе.
Современная энергетика включает в себя все топливные отрасли и электроэнергетику. Она охватывает все стадии использования топлива от добычи первичных ресурсов (ПЭР) до выработки электроэнергии. Все в целом эти отрасли образуют топливно-энергетический комплекс (ТЭК), который является одним из самых капиталоемких сфер производства.
Статистика показывает, что для динамики потребления ПЭР на протяжении 20 века был характерен постоянный, но не всегда равномерный рост. Пользуясь рисунком 1.1, можно вычислить, что за 20-е столетие потребление ПЭР увеличилось в 17-18 раз, достигнув к 2000 году 12,2 млрд. тонн условного топлива (т.у.т.). [1] Отсюда же вытекает, что за первые полвека потребление возросло на 3,2 млрд. т.у.т, а во второе пятидесятилетие – на 8,3 млрд. т.у.т.. Однако в пределах второй половины 20-го века рост потребления так же был неодинаков: в 1950- 1960 гг. потребление возросло на 0,8 млрд. т.у.т, в 1960-1970 гг. – на 1,9 млрд., в 1970-1980 гг. – на 2,4 млрд., в 1980-1990 гг. – на 1,8 млрд., в 1990-2000 гг. – на 1,4 млрд. т.у.т. В колебаниях значений потребления нет ничего странного, потому как они определяются темпами мирового экономического развития, спросом и предложением, ценами на энергоносители и рядом других факторов.
Рис. 1.1 Динамика мирового потребления ПЭР в 20-м – начале 21-го вв. с прогнозом до 2020 г., в млрд. т.у.т. (составлено автором по [8],[9])
Анализ показывает, что до середины 70-х энергетика развивалась без каких-либо препятствий, т.к. среднегодовой прирост за 1950-1970 достигал почти 5%, что в 2,5 раза превышало прирост населения. Такая динамика объясняется быстрым увеличением добычи нефти и ее низкой стоимостью.
Однако в середине 70-х в развитие энергетики произошли серьезные изменения, вызванные энергетическим кризисом который ознаменовал конец эпохи дешевого топлива. По этой причине пришлось принимать экстренные меры по его преодолению. Политика энергосбережения стала одной из таких мер. Но она послужила дальнейшему замедлению темпов роста потребления ПЭР, т.к. высвобождались своего рода дополнительные ресурсы. К тому же после распада в 90-х СЭВ в Европе появился дефицит энергоресурсов. Страны СНГ так же столкнулись с проблемами в топливно-энергетическом секторе. Для большей наглядности достаточно вспомнить, что прогнозы, составлявшиеся в 70-х, предусматривали достижения в 2000 году уровня потребления ПЭР в 20 – 25 млрд. т.у.т.
Новая политика привела к изменениям в структуре мирового энергопотребления. Так, несмотря на относительную стабильность энергетики, происходит перераспределение доли различных видов топлива в структуре мирового энергопотребления.
Таблица 1.1
Структура мирового энергопотребления 1960-2007 гг.(составлено автором по [9])
|
Первичный энергоноситель |
Доля в мировом энергопотреблении, % |
||||
|
1960 |
1980 |
2000 |
2005 |
2007 |
|
| Уголь |
51,0 |
29,5 |
22,0 |
21,5 |
32,7 |
| Нефть |
41,4 |
43,0 |
39,2 |
38,5 |
15,1 |
| Природный газ |
13,5 |
21,6 |
24,2 |
24,8 |
27,6 |
| Гидроэнергия и другие возобновляемые источники энергии |
4,0 |
5,0 |
8,1 |
9,1 |
9,5 |
| Атомная энергия |
0,1 |
1,9 |
6,5 |
6,1 |
11,7 |
По таблице 1.1 можно отследить перераспределение в структуре энергоносителей. Видно, как за период с 1960 по 2005 а доля природного газа напротив, увеличилась с 13,5% до 24,8%доля, доля угля уменьшилась на 29,5%, доля нефти изменилась незначительно – всего на 2,9% по сравнению с углем, так же увеличилась доля гидроэнергии и возобновляемых источников до 9,1% в структуре потребления. Атомная энергия, представленная в 1960-м ничтожной долей в 0,1% совершила значительный скачок на 6%. Значительные изменения произошли в 2007 году. Так, на фоне роста потребления остальных энергоресурсов доля нефти по сравнению с 2005 годом уменьшилась на 23,4%, угля напротив, увеличилась в 11,2 раза. Подобные изменения объясняются скачком цен на нефть. Объем атомной энергетики в общей доле увеличился на 5,6%. Рост цен на нефть и увеличение объемов добычи урана привело к перераспределению энергоносителей в структуре мирового потребления. В потреблении остальных энергоресурсов значительных сдвигов не наблюдалось.
Мировая электроэнергетика. Электроэнергетика входит в энергетику, образуя «верхний этаж» топливно-энергетического комплекса. Можно сказать, что она является одной из базовых отраслей мирового хозяйства. Важность ее роли объясняется необходимостью электрификации всех сфер хозяйственной деятельности человека. Именно поэтому уровень электрификации топливно-энергетического баланса мира, который измеряется количеством ПЭР, расходуемых на производство электроэнергии, постоянно возрастает, и в развитых странах уже превысил 2/5. Динамика мирового производства электроэнергии показана на рисунке 1.2, из которого следует, что во второй половине 20 века – начале 21-го выработка электроэнергии увеличилась в 20 раз. На протяжении всего этого периода темпы роста спроса на электроэнергию превышал темпы спроса на сами энергоносители. В первой половине 90-х они составляли соответственно 2,5% и 1,5% в год. Согласно прогнозам мировое потребление электроэнергии может достигнуть к 2020 г. 26 – 27 трлн. кВт\ч. Соответственно будут возрастать и установленные мощности электростанций.
Рис. 1.2 Динамика мирового производства электроэнергии (составлено автором по [9])
Структура производства электроэнергии так же не остается неизменной. Так, на угольном этапе развития энергетики в ней резко преобладали ТЭС, преимущественно работавших на угле, с небольшой долей ГЭС. Затем, по мере развития гидро- и атомной энергетики мировое производство электроэнергии приобрело к началу 21 века структуру, изображенную на рисунке 1.3
Рис. 1.3 Структура мирового производства электроэнергии на 2008 год. (составлено автором по [9])
Также из рисунка 1.3 видно, что сейчас на долю ТЭС приходится 67% мирового производства электроэнергии, на ГЭС и АЭС по 16% на каждую. Согласно прогнозам доля топлива на ТЭС может измениться: доля газа может возрасти, а доля мазута уменьшиться.
Глава 2. История развития и современная география атомной энергетики
2.1 История развития атомной энергетики мира
В развитии атомной энергетики выделяются этапы зарождения, становления развития, стагнации, возрождения и современный.
I этап: Зарождение. На этом этапе были сделаны первые попытки использовать энергию ядерных реакций для производства электроэнергии.
II этап: Становление и развитие. Строительство первых в мире АЭС промышленного значения. Период бурного строительства и исследований в области ядерной энергетики.
III этап: Накопление опыта . Первые крупные аварии, создание международных организаций по контролю эксплуатации существующих и строительства новых станций.
IV этап: Стагнация отрасли. Спад темпов развития на фоне катастрофы ЧАЭС
V этап: Современный. После аварии на “Фукусиме” вопрос о рентабельности использования атомной энергетики вновь стал актуальным.
История отрасли.
I этап: История атомной энергетики насчитывает немногим более полувека, но по сравнению с другими областями этой отрасли ее развитие шло стремительными темпами. Уже в 40-х годах прошлого столетия помимо работ по созданию атомной бомбы в СССР начали разрабатываться проекты мирного использования энергии атома. В 1948 году по предложению И.В. Курчатова были начаты проекты по практическому применению энергии атома для нужд электроэнергетики.
II этап: В мае 1950 года близ поселка Обнинское начались работы по сооружению первой в мире промышленной АЭС, мощностью всего 5 МВт. Обнинскую АЭС запустили 27 июня 1954 года. В 1958 была введена в эксплуатацию 1-я очередь Сибирской АЭС мощностью 100 МВт, впоследствии полная проектная мощность была доведена до 600 МВт. В том же году развернулось строительство Белоярской промышленной АЭС, а 26 апреля 1964 генератор 1-й очереди дал ток потребителям. В 1973 г. запущена Ленинградская АЭС.
За рубежом первая АЭС промышленного значения мощностью 46 МВт была введена в эксплуатацию в 1956 году (Колдер-Холл (Великобритания)). Через год была запущена АЭС мощностью 60 МВт в Шиппингпорте (США).
III этап: В 1979 году произошла авария на АЭС Три-Майл-Айленд (англ. Three Mile Island), а в 1986 году — катастрофа на Чернобыльской АЭС, которая помимо непосредственных последствий, серьёзно отразилась на всей ядерной энергетике в целом. Она заставила специалистов всего мира пересмотреть проблему безопасности АЭС и задуматься о необходимости международного сотрудничества в целях повышения безопасности на них.
15 мая 1989 года на учредительной ассамблее в Москве, было объявлено об официальном образовании Всемирной ассоциации операторов атомных электростанций (англ. WANO), международной профессиональной ассоциации, объединяющей организации, эксплуатирующие АЭС, во всём мире. Ассоциация поставила перед собой задачи по повышению ядерной безопасности во всём мире, реализуя свои международные программы.
IV этап: После катастрофы в ЧАЭС темпы развития атомной энергетики и строительства новых станций замедлились. Отдельные страны были вынуждены под давлением экологов и общественности либо отказываться от дальнейшего развития отрасли на неопределенный срок, либо принимать решения о сокращении количества АЭС в своем топливно-энергетическом комплексе. Лишь немногие государства решились, не смотря ни на что, продолжать свои ядерные программы. В их число вошли Франция, Япония, Республика Корея.
VI этап: Авария на “Фукусиме” вновь обратила внимание общественности к проблеме безопасности атомной энергетики. Многие страны приняли программы о постепенном сворачивании или уменьшении количества АЭС в своем топливно-энергетическом комплексе. Однако большинство стран остались придерживаться своих позиции по отношению к атомной энергетике и продолжают ее постепенное развитие. В настоящее время доля выработки электроэнергии на АЭС во многих странах достигает довольно больших значений. На 2011 год в мире насчитывается 442 энергетических реактора общей мощностью 374,993 ГВт (электрических) и 65 в стадии сооружения. Также 5 реакторов находятся на стадии долгосрочного вывода из эксплуатации.
Мировым лидером по установленной мощности является США, однако ядерная энергетика составляет лишь 20,2% в общем балансе этой страны. Мировым лидером по доле в общей выработке является Франция (второе место по установленной мощности), в которой ядерная энергетика является национальным приоритетом — 75%. До 2010 года лидером по доле атомной энергетики в структуре электроэнергетики страны являлась Литва, 80% энергии в которой давала Игналинская АЭС, закрытая по требованию Евросоюза из-за типа установленных на ИАЭС реакторов – РБМК-1500. Реакторы этого типа были установлены на печально известной Чернобыльской АЭС, откуда их неофициальное название – “реакторы чернобыльского типа”.
Крупнейшая АЭС в Европе — Запорожская АЭС у г. Энергодар (Запорожская область, Украина), строительство которой начато в 1980 г. С 1996 г. работают 6 энергоблоков суммарной мощностью 6 ГВт.
Крупнейшая АЭС в мире по установленной мощности (на 2010 год) – Касивадзаки-Карива. Она находится в Японском городе Касивадзаки префектуры Ниигата. В эксплуатации находятся пять кипящих ядерных реакторов (BWR) и два продвинутых кипящих ядерных реактора (ABWR), суммарная мощность которых составляет 8,212 ГВт.