Большая энергетическая война

подавляющему большинству развивающихся стран «интенсивные» и энергосберегающие технологии пока что практически «не по карману».

Например, тепловая электростанция, работающая на местном дешевом угле, в «минимальной комплектации» стоит недорого, хотя коэффициент использования энергии у нее невысокий. А если строить ее по самым современным технологиям, с гарантированным высоким коэффициентом использования энергии, да еще удовлетворяющей современным экологическим требованиям (дожигание и очистка/конверсия дымовых газов, пылеулавливание, удаление/утилизация/захоронение зольных отвалов, замкнутый водооборот и т.д.), то стоимость такой электростанции увеличивается в несколько раз.

У кого же есть нефть, и сколько?

Если верить последнему (за 2012 год) докладу «Бритиш Петролеум», то сегодняшний мировой состав «первой десятки» стран по нефтяным резервам (в млрд баррелей) таков:

Венесуэла – 296,5

Саудовская Аравия – 265,4

Канада – 175,2

Иран – 151,2

Ирак – 143,1

Кувейт – 101,5

ОАЭ – 97,8

Россия – 88,0

Ливия – 47,1

Нигерия – 37,2

США – 30,9

сейчас мы добываем около 3 млрд баррелей в год – примерно столько же, как Саудовская Аравия. То есть, при подсчете по нынешним резервам, нефти у нас – меньше чем на 30 лет.

сколько все-таки в реальности на планете есть газа? И где?

Данные, публикуемые наиболее авторитетными организациями (Международное энергетическое агентство, Администрация энергетической информации США, «Бритиш Петролеум» и т.д.), по этому вопросу расходятся точно так же, как по резервам нефти. Приведу данные Международного энергетического агентства (МЭА).

По отчетам МЭА за 2009 г., совокупные мировые резервы газа составляют около 190 трлн куб. м, и при этом «первая десятка» обладателей этих резервов выглядит (в трлн куб. м) следующим образом:

Россия – 44,4

Иран – 29,6

Катар – 25,4

Туркмения – 8,1

Саудовская Аравия – 7,9

США – 6,9

ОАЭ – 6,4

Венесуэла – 5,7

Нигерия – 5,3

Алжир – 4,5

даже при консервативных оценках мировых резервов газа, обеспеченность мира этими резервами при нынешнем уровне потребления составляет около 60 лет – то есть в полтора раза больше, чем по нефти.

это газ в порах слабопроницаемых пород, а также угля. Там поры настолько тонкие, что пластовое давление недостаточно, чтобы газ из них «вытек». А чтобы заставить его вытечь – нужно разрыхлить породу, то есть раскрыть ее поры.

В-четвертых, применяемые при гидроразрыве химикаты далеко не безвредны и заражают подземные водоносные горизонты. Если где-нибудь в пустыне (и при большой глубине газоносного пласта) с этим можно мириться, то в населенных районах – никак нельзя. А еще гидроразрыв нередко приводит к образованию трещин в породах, покрывающих газоносный пласт. Тогда оказывается (как, например, в США в некоторых районах Пенсильвании), что воздух и почва вокруг месторождения заражены ядовитыми химикатами и имеют повышенную радиоактивность (органическое вещество глинистых сланцев почти всегда осаждает на себе радионуклиды). И кроме того, во многих дворовых колодцах можно просто поджечь насыщенную газом воду... Именно по этим экологическим причинам в канадском Квебеке на добычу сланцевого газа наложен мораторий.

В-пятых, гидроразрыв пласта – по своим последствиям для массива горных пород – похож на мощный взрыв. И, как показал опыт (например в Великобритании), может вызывать очень чувствительные, до 3–4 баллов, локальные землетрясения.

легко подсчитать, нынешние резервы закончатся не через 140, а максимум через 70 лет.

По резервам угля в мире (данные Международного энергетического агентства на 2009 г.) «большая десятка» стран такова (в млрд т):

США – 238,3

Россия – 157

КНР – 114,5

Индия – 92,4

Австралия – 78,5

ЮАР – 47,7

Украина – 34,2

Казахстан – 31,3

Польша – 14

Бразилия – 10,1

производстве электроэнергии – основной сфере использования угля – новые технологии обеспечивают вполне приемлемые (ранее недостижимые) экологические требования в сочетании с достаточно высокой экономической эффективностью. В частности, сейчас активно внедряются так называемые комбинированные технологии, в которых сжигание угля в процессе его газификации обеспечивает работу паровых турбин, а полученный при газификации газ после очистки используется в газовых турбинах. Использование таких технологий позволяет довести коэффициент полезного действия угольных электростанций с нынешних типовых 28–30% до 45–50%.

Значит, уголь остается (и останется еще надолго) важнейшим сырьем, входящим в энергетический и химический «базис» развитой технологической цивилизации.

бывают «угольные войны» – причем очень серьезные – не за уголь, а «вокруг угля».

Вспомним, как в 1989 г. кузбасские шахтеры под «чутким руководством» активистов польской «Солидарности» и американского профсоюзного объединения АФТ-КПП организовали первые крупные забастовки, лишающие (и без того кризисный) энергокомплекс крупного региона СССР необходимого топлива.

Вспомним, как летом 1998 г. забастовочное движение шахтеров – под тем же самым «чутким руководством» – охватило Инту, Кузбасс и Донбасс. И, в ситуации острейшего экономического кризиса, «перекрыло топливный кислород» российским электростанциям и металлургическим заводам. А заодно – что еще более важно – несколько раз перекрывало в Кузбассе Транссиб. То есть, обрывало системные транспортные связи между сибирской и европейской частями страны, тем самым переводя «энергетическую войну» – в политическую войну против власти.

Гидроэнергия – крупнейший на настоящий момент возобновляемый энергетический ресурс человечества. Первичный ее источник, как и других видов энергии на Земле, – солнечная энергия. Испаряющаяся из водоемов (океанов, озер, рек) и с поверхности земли вода затем выпадает в виде дождя или снега. И питает ручьи и реки, на которых строят малые и большие гидроэлектростанции (ГЭС).

Общий или теоретический потенциал гидроэнергии на нашей планете огромен – от 30 до 40 ТВт (тераватт). ТВт – это тысяча миллионов известных каждому киловатт (киловатт-часы «накручивает» ваш квартирный счетчик).

Десятка стран-лидеров в производстве электроэнергии на ГЭС на 2009 г., по данным Международного энергетического агентства, выглядит следующим образом (показатели в ТВт/ч):

КНР 585
Канада 369
Бразилия 364
США 251
Россия 167
Норвегия 140
Индия 116
Венесуэла 87
Япония 69
Швеция 66

установленная мощность ГЭС в мире –780 ГВт (миллионов киловатт) – существенно превышает установленную мощность атомных электростанций (380 ГВт) и уступает лишь установленной мощности тепловых электростанций (около 2700 ГВт).

Десятка стран-лидеров в производстве электроэнергии на ГЭС на 2009 г., по данным Международного энергетического агентства, выглядит следующим образом (показатели в ТВт/ч):

КНР 585
Канада 369
Бразилия 364
США 251
Россия 167
Норвегия 140
Индия 116
Венесуэла 87
Япония 69
Швеция 66

Где еще ищут возможности использовать «даровую» гидроэнергию?

В высокоразвитых странах, где экономический гидропотенциал уже задействован почти полностью, существенная часть гидроэнергетики представлена не ГЭС, а ГАЭС – гидроаккумулирующими электростанциями. Это электростанции, в которых в период низкого регионального энергопотребления (чаще всего ночью) мощные насосы (или так называемые «обратимые турбины») перекачивают воду из нижнего водохранилища в верхнее. А в период высокого регионального энергопотребления запасенная вода из верхнего водохранилища ГАЭС питает турбины электрогенераторов, как на обычной ГЭС. То есть, ГАЭС фактически перерабатывает дешевую «ночную» электроэнергию в дорогую и дефицитную энергию «пиковых нагрузок».

первая эйфория ядерного «детства» человечества, соприкоснувшегося с новым источником гигантской энергии, уже прошла. Как в результате осознания неразделимости развития мирного и военного атома (синдром Хиросимы и повседневное ощущение угрозы возможного ядерного апокалипсиса в эпоху холодной войны), так и в ходе осмысления трагедий Чернобыля и Фукусимы.

В результате растет почти повсеместный «ядерный скептицизм» или даже «ядерный алармизм» — вплоть до требований полностью избавить человечество от любого: и военного, и мирного — атома.

Однако разумный скептицизм, не доходящий до таких крайностей, осознает, что «ядерного джинна» назад в кувшин уже не загнать

если считать по природному урану, то на 2011 г. мировые резервы составляют, по данным Международного агентства по атомной энергии (IAEA, МАГАТЭ) около 6,5 млн тонн. А первая десятка стран-обладателей этих резервов (в тыс. тонн) выглядит примерно так:

Австралия 1670

Казахстан 710

Канада 510

Россия 480

ЮАР 310

Намибия 300

Бразилия 290

Нигер 290

США 220

КНР 190

А теперь глянем, какова первая десятка стран по установленной мощности реакторов в ядерной энергетике (в гигаваттах, ГВт):

США 101,2

Франция 63,1

Россия 23,6

Южная Корея 20,6

Украина 13,1

Канада 12,6

КНР 11,7

Великобритания 9,7

Швеция 9,3

Испания 7, 5

Отметим, что ни Япония, ни Германия, после катастрофы на Фукусиме остановившие большинство своих реакторов, в этот список лидеров уже не попали.

стран, которые имеют собственные мощности обогащения урана, в мире всего 15. В алфавитном порядке: Аргентина, Бразилия, Великобритания, Германия, Израиль, Индия, Иран, Китай, Бельгия, Северная Корея, Пакистан, Россия, США, Франция, Япония. Причем у России — 40% мировых мощностей обогащения урана, у США — 20%, у Франции — 15%, у Германии, Великобритании и Бельгии вместе — 22%, у остального мира — всего 3%.

контракт на строительство АЭС заключается «в одном пакете» с контрактом на ее обеспечение топливом, а также на утилизацию отработанного топлива.

По последнему (2012 г.) минимальному прогнозу МАГАТЭ (он включает официально объявленные и уже реализуемые правительствами и энергокомпаниями планы), к 2030 г. установленная мощность АЭС в мире увеличится с нынешних 370 ГВт (10 ГВт сейчас, после Фукусимы, полностью остановлены) до 447 ГВт. А по максимальному прогнозу, учитывающему долгосрочные планы правительств и энергокомпаний, установленная мощность АЭС в 2030 г. достигнет 691 ГВт. Соответственно, вырастет и потребление обогащенного урана.

контракт «ВОУ-НОУ» (превращение высокообогащенного оружейного урана из советских ядерных боеголовок в низкообогащенный энергетический уран), который пышно назвали «Мегатонны в мегаватты». Согласно этому контракту, заключенному в 1993 г. на 20 лет, Россия обязалась переработать 500 тонн высокообогащенного урана из снятых с вооружения советских боеголовок в энергетический уран и поставить этот уран в качестве топлива для американских АЭС.

Контракт этот в основном ругают и вполне заслуженно.

Конечно же, он явно нерыночный и для России очень невыгодный. Невыгодный хотя бы потому, что даже только себестоимость обогащения этих 500 тонн урана до оружейной концентрации на лучших советских центрифугах в несколько раз превышала принятую правительством Ельцина–Гайдара цену контракта в 10 млрд долларов.

в последнее десятилетие почти 40 % (!!!) ядерной энергетики США работает на «разубоженном» уране из российских боеголовок
контракт «ВОУ-НОУ» заканчивается в 2013 г

по данным World Nuclear Association (WNA) — крупнейшей мировой организации, занимающейся исследованиями ядерной энергетики, — соотношение между добычей и энергетическим использованием урана (в тысячах тонн) в мире менялось следующим образом:
Год Добыча Использование
1950 6 0,3
1955 17 0,7
1960 49 1,3
1965 32 7,1
1970 34 16,9
1975 37 25,3
1980 67 39,6
1985 61 56,1
1990 43 63,9
1995 35 69,1
2000 34 71,2
2005 40 70,1
2010 54 72,2

придется признать, что катастрофа «Фукусимы», опять-таки, случилась очень кстати для США. Ведь она — хотя бы на время — вновь существенно снизила дефицитность рынка ядерного топлива. Шутка ли: Япония остановила 52 из своих 54 ядерных реакторов, Германия — 8 из своих 17, другие страны — еще несколько реакторов. А это в сумме около 12 % мировых ядерных энергомощностей. Плюс многие страны приостановили или сократили свои программы строительства АЭС.

В ядерном топливе возникают «осколки» деления урана — изотопы чуть не половины элементов таблицы Менделеева, в том числе, чрезвычайно радиоактивные. Все это содержится в отработанном (его еще называют облученным) ядерном топливе (ОЯТ). И многое из компонентов ОЯТ — вовсе не «отходы», а чрезвычайно ценное сырье для ядерных, химических, медицинских технологий.

Что с этим делают дальше? Сейчас (описываю кратко и потому огрубленно) с ОЯТ поступают следующим образом.

Извлеченные из реактора «выгоревшие» топливные сборки или входящие в их состав отдельные тепловыделяющие стержни/элементы — ТВЭЛы (в которых, замечу, еще продолжаются ядерные реакции) помещают в «бассейн охлаждения» на много месяцев (до трех лет). И не столько для охлаждения, сколько до завершения основных стадий распада короткоживущих (то есть, самых опасных) радиоактивных элементов.

Дальше «остывшие» сборки или ТВЭЛы извлекают из бассейна и транспортируют на специальный завод на переработку. Где их механически перемалывают и химически разделяют на «нужное» и «ненужное». Нужное запускают в дальнейшее производство. Ненужное — окончательные «отходы» — высушивают и (иногда) спекают в «стекло». А затем помещают в специальные подземные хранилища практически навечно — поскольку уровень их радиоактивности станет безопасным только через много десятков тысяч лет.

Все это, конечно, и дорогая, и небезопасная технология, и, одновременно, одно из самых «уязвимых мест» ядерной энергетики.

«быстрыми» нейтронами из ядерного топлива «выжигаются» почти все радиоактивные «осколки деления», которые наиболее опасны при работе с ОЯТ обычных АЭС. Значит, ОЯТ таких реакторов несравненно безопаснее, их легче переработать, да и срок их хранения для снижения радиоактивности до безопасного «природного» уровня не превышает 200 лет.

Примерялись к технологиям «быстрых нейтронов» давно. Еще в 1946 г. в американской Лос-Аламосской лаборатории, где делали первые ядерные бомбы, был запущен опытной реактор на быстрых нейтронах (БН),

сейчас можно без ложной скромности признать, что именно у нас в стране более 30 лет успешно работает единственный в мире энергетический реактор на быстрых нейтронах БН-600. И у нас пока имеется самый большой технологический задел и опыт создания и эксплуатации таких реакторов.

Могут спросить: а почему с БН-реакторами дело идет так туго? Отвечаю: во-первых, это связано с физикой процесса.

1. Нужны новые материалы конструкционных элементов реактора, способные выдерживать мощную нейтронную «бомбардировку». Это либо дорогие легированные стали и спецсплавы, либо что-то новое, что еще не изобрели.

Есть и вторая причина, по которой создание эффективных БН встречается с очень сильным сопротивлением. Причина одновременно экономическая и политическая. Дело в том, что в случае перехода ядерной энергетики на БН резко обрушатся экономические (а значит, и политические) позиции одной из самых влиятельных мировых отраслей — углеводородной энергетики. Мировые короли нефти, газа, угля начнут терять короны

есть, видимо, в этой «войне против БН» и более высокий уровень. Сопряженный с так называемой концепцией устойчивого развития, которую мы обсудим позднее в рубрике «Концептуальная война». Здесь же лишь укажу, что мировые элитные группы, которые продвигают «устойчивое развитие», считают недопустимым переход человечества в эпоху изобилия дешевой энергии. И воюют именно с угрозой наступления такой эпохи.

Возвращаясь к БН, оговорим, что их развитие требует решить еще множество сложных научных и технологических задач из разных отраслей — от ядерной физики до материаловедения и от теории процессов переноса до радиохимии.

Пока никто в мире эти задачи в полной мере не решил. Но тот, кто их решит и поставит производство эффективных и надежных БН-реакторов на промышленный конвейер — получит гигантское преимущество не только на «ядерном» фронте энергетической войны, но и в энергетической войне вообще.

Еще в начале 70-х годов ХХ в. в мире (причем и в западном, и в советском блоках) обнаружились отчетливые признаки «свертывания» научно-технологической гонки. В том числе, по ключевым «прорывным» направлениям — космическому и термоядерному.

из грамма «термоядерного топлива» можно получить в 20 миллионов раз больше энергии, чем из грамма нефти

подчеркну, что на среднесрочную перспективу «прорывов» человечества к принципиально новым способам обеспечения энергетического изобилия — не просматривается.