| Description: |
В конце 1930‑х гг. была обнаружена возможность осуществления цепной реакции деления ядер изотопа урана‑235, в ходе которой выделяется энергия внутриядерных связей (далее ядерная энергия), и образуются новые вещества, одни из которых представляет собой отходы деления урана‑235, а другие (например, плутоний‑239) могут быть использованы как источник ядерной энергии. Количество высвобождаемой ядерной энергии было столь велико, что вначале изучалась только перспектива ее использования для создания нового оружия огромной мощности. В решение этой задачи в нескольких странах были вложены очень большие интеллектуальные, материальные и финансовые ресурсы. В результате удалось разработать несколько конструкций ядерных реакторов, в которых осуществлялись управляемые ядерные реакции с получением двух видов продуктов: (1) веществ, которые можно использовать для изготовления урановых и плутониевых атомных бомб и (2) тепла, которое можно использовать для подогрева воды и приготовления водяного пара. Были установлены условия, необходимые для обеспечения в ядерном реакторе управляемой реакции деления урана‑235, в том числе, состав и форма ядерного топлива, основу которого составляет делящийся изотоп урана. Но в природе уран‑235 – редкое вещество. Так, в природном уране содержится только около 0,72 % этого изотопа, а около 99,27 % – это неделящийся изотоп уран‑238. Для того чтобы изготовить из природного урана ядерное топливо для АЭС, необходимо увеличить концентрацию урана‑235, осуществляя для этого фазовые переходы твердого вещества в газ и газа в твердое вещество. Сложность и высокая стоимость изготовления ядерного топлива определяются не только необходимостью обогащать природный уран, но и тем, что для извлечения природного урана приходится перерабатывать огромные массы природных материалов – даже в богатой ураном горной руде содержится всего около 0,2 % природного урана (NEPSG, 1977). Так что только несколько промышленно развитых стран были способны преодолеть сложности, возникающие при изготовлении топлива для ядерных реакторов. Идея использовать ядерную энергию для производства электроэнергии, как известно, впервые была воплощена в СССР, когда в 1954 г. в г. Обнинске была введена в эксплуатацию АЭС электрической мощностью 5 МВт. Было ясно, что, увеличивая мощность ядерного реактора, можно добиться значительного снижения удельных издержек производства электроэнергии. В 1958 г. в США была введена в строй АЭС Shippingport электрической мощностью 68 МВт. Единичная мощность сооружаемых энергоблоков АЭС быстро увеличилась до 400–1000 МВт. В этом диапазоне действовал эффект экономии от масштаба – с ростом единичной мощности энергоблоков АЭС снижались удельные издержки производства электроэнергии. К началу 1960‑х гг. во многих странах АЭС с крупными энергоблоками стали рентабельными при покрытии базовой части графика электрической нагрузки. |