Новая энергетика или старая АЭС...

"Страна, которая лидирует в экономике, основанной на чистой энергетике, будет лидером во всей мировой экономике".
Барак Хусейн Обама
Ежегодное (2009 год) президентское послание к Конгрессу США "О положении страны"

В данной статье анализируются причины экономической неэффективности современного энергопромышленного комплекса (теплового, гидравлического, атомного и альтернативного), который составляет фундамент энергетики, служит мотором капитализации и роста экономики, и одновременно предлагается решение проблемы - построить на основе проекта "Лазерная энергетика" новый энергопромышленный комплекс, но без недостатков старого.

Экономика (от греческого oikonomike - искусство ведения домашнего хозяйства) любого государства, являясь единой системой, у которой отдельные элементы находятся во взаимозависимости, постоянно решает проблемы достижения экономической, а в последние 100 лет и экологической, и экономической и энергетической эффективности своей хозяйственной деятельности. Для него всегда актуально выгодное соотношение между полученными результатами производства - продуктами и материальными услугами, с одной стороны, и затратами труда и средств производства - с другой, то есть, достижение наибольшей эффективности.

Это напрямую относится к энергетике, являющейся отраслью экономики. Тем более что энергетика это и капитале- и ресурсноёмкая отрасль, но с повышенным лагом между началом инвестирования и получением конечной продукции, а с ней и прибыли. В связи с этим чрезвычайно важным является правильный выбор наиболее эффективного, оптимального, беспроигрышного (с min риском) пути ее развития на долговременную 20-, 30-, 40-, 50-летнюю перспективу.
На экономическую эффективность энергетики особо влияют задачи по обеспечению энергетической безопасности государства. А это - мировая проблема. Рост населения планеты уже превысил 7 миллиардов, а запасы энергоисточников органического и ядерного происхождения ограничены и быстро истощаются.

Установочная мощность всех электростанций мира в 2009 году составляла 4500 ГВт. Они в год производят почти 20 тыс. ТВт.ч электроэнергии [4].

Экономика опирается на следующую структуру энергобаланса:

1. Промышленность и ЖКХ - 4500 млн. тонн нефтяного эквивалента (тн.э);
2. Электричество и тепло - 3800 млн. тн.э;
3. Транспорт - 1830 млн. тн.э, использующие энергоисточники:
- Уголь - 2400 млн. тн.э;
- Газ - 2200 - млн. тн.э;
- Нефть - 3700 млн. тн.э;
- Уран (АЭС) - 690 млн. тн.э;
- ВИЭ (возобновляемые источники энергии) - 300 млн. тн.э, при этом установленная мощность энергоустановок на ВИЭ в 2009 г. достигла 1250 ГВт, а суммарная электрическая мощность ГЭС всего мира - 950 ГВт;
- Биомасса - 1100 млн.э [5].

Этот энергобаланс предоставляет каждой семье из пяти человек ежедневно "выпивать" ведро нефти, то есть столько же воды, количество которой ей необходимо для физиологических нужд [6].

Экономика, только чтобы удовлетворять указанные объемы энергонужд, должна строго выдерживать определенный диапазон цен на энергоисточники. Цены на энергоресурсы должны быть экономически приемлемыми. А для этого, уже на стадии принятия решения о строительстве электростанции, экономисты обязаны использовать критерий min затрат, отражающих издержки производства и капитальных вложений, и max прибыли.

Экономическую эффективность современного энергопромышленного комплекса достаточно наглядно отражает КПД его структурных элементов. Так, например:

1. Уголь. Итоговый показатель эффективности разработки угольных месторождений с учетом всех непосредственных затрат составляет обычно 20-30%.
2. Газ. Уровень энергетической эффективности добычи газа достигает 70-80%, но потом на его перекачку уходит 25%.
3. Нефть. Нефтяные комплексы по эффективности занимают промежуточное положение. Примерно 50-60% [7], а еще на перекачку -2% [8].
4. Уран. Около 1% [9]. Об экономической неэффективности АЭС ниже.
5. Гидроэнергетика. Суммарная экономическая вредность не установлена. В стоимость кВт.ч электроэнергии, получаемой на ГЭС, не входят многие элементы затрат, в частности, затопленная земля. Только при строительстве 200 ГЭС было затоплено 12 млн. га сельхозугодий [10]. Вот свежий пример. Намечено строительство Эвенкийской ГЭС мощностью 12 ГВт и стоимостью 14 миллиардов долларов, хотя в радиусе 800 км нет крупных потребителей, образуется водное зеркало площадью 9400 км², а затоплено будет земель - 8630 км2 [11], или 868 тыс. га.

Экономисты считают, что КПД современного энергопромышленного комплекса не превышает 40%, но это ниже, чем у костра в пещере [12]. Фактически он где-то около 1%. Особенно ярко видна ущербная, намного ниже 1% экономическая неэффективность АЭС, Например, Курская АЭС. 4 энергоблока РБМК-1000, мощность 4 млн. кВт.ч [13].

П.Л. Капица писал: "АЭС - это атомная бомба, дающая электроэнергию". Да, АЭС - это звено в производстве ядерного оружия. Через каждые три года каждая тонна отработанного ядерного топлива (ОЯТ), вынутая из активной зоны энергоблока, содержит 10 кг оружейного плутония. А сама электрическая энергия, даваемая АЭС, является ее побочным продуктом. И стоимость 1 кВт.ч этой энергии вовсе не 0,65-0,68 коп/кВт [14], или 1,71 цента, а более чем в 1000 раз. Принятая методика расчета себестоимости электроэнергии, отпускаемой АЭС, имеет следующую структуру:

1. Топливная составляющая - 37%.
2. Суммарные эксплуатационные затраты - 20%;
3. Капитальная составляющая (амортизационные отчисления) - 43% [15].

И всё?!

Нет, не все! Основные расходы не отражены. Они остались за пределами калькуляции цены и составляют более 99,99%. Эти расходы перекладываются на потомков, на их экономику. Речь идет о содержании ОЯТ как на территории АЭС, так и в построенных могильниках.

В США подсчитали, что для захоронения 96 т ОЯТ на глубине 500 м в скальных породах необходимо построить могильник стоимостью более 36 млрд. долларов [16]. (в ценах 1970-х годов) и потом ежегодно на его инженерное обслуживание надо тратить 43 млрд, долларов (в ценах 1970-х годов). И так многие сотни лет [17].

Так вот, в каждом энергоблоке Курской АЭС содержится 192 т урана, в том числе 6,8 оружейного урана-235 [18]. Именно оружейный уран-235, в ходе цепной реакции, поддерживаемой на "единице", дает промышленное тепло. Чтобы не было "пыха", то есть ядерного взрыва (энергоблок не боеприпас, и если достигается закритичность, то ядерный взрыв в виде "пыха" разрушает образовавшуюся критическую массу урана. Его мощность ("пыха") определяется степенью сопротивления стен активной зоны. Этот "пых" был на ЧАЭС 26 апреля 1986 года, когда более 90% активной зоны было выброшено за пределы энергоблока [19], в США на ТМА-2 26 марта 1979 года, когда 30% активной зоны было выброшено в реакторное помещение) [20]. И чтобы ядерный взрыв не разнес энергоблок на ЧАЭС, в нем, в активной зоне должно постоянно находиться 15 стержней реактивности, после взрыва - сделали 30. И МАГАТЭ в докладе о взрыве на ЧАЭС мы (СССР) сообщали, что в активной зоне осталось 6-8 стержней реактивности, а за пределы энергоблока было выброшено 3,5% активной зоны [21].

Срок службы АЭС 30 лет [22], сейчас хотят довести до 60 лет. За 30 лет каждый энергоблок пропустит через активную зону 10 смен урана (30:3=10) и выдаст 1920 т ОЯТ, а всего Курская АЭС наработает 7680 т ОЯТ (1920 х 4 = 7680 т). Следовательно, для Курской АЭС необходимо построить 80 могильников (7680:96=80) общей стоимостью более 2880 млрд, долларов. Если Курская АЭС за срок своей службы произведет 2880 млрд. кВт.ч, то себестоимость 1 кВт.ч электроэнергии и то, при условии учета только затрат на строительство 80 могильников, составит 1 доллар.

А есть еще затраты на инженерное обеспечение функционирования могильников, составляющие 43 млн. долларов х 80 = 3,44 млрд, долларов ежегодно в течение многих сотен лет. Есть еще затраты на функционирование ТЭС, обеспечивающей функционирование АЭС на всех режимах, а также на работу электропомп в системах водоохлаждения в емкостях ОЯТ, хранящихся десятилетиями на территории АЭС (катастрофа Фукусима-1, в частности, связана и с этими емкостями), как при действии АЭС, так и по окончании срока ее эксплуатации, для нужд города - это ЖКХ, так как АЭС является градообразующим фактором, создание пруда-охладителя (или градирни) по 15 км2 площади зеркала на каждый энергоблок мощностью 1 млн. кВт.ч [23], содержание города с населением 15 тыс. человек и одного батальона ВВ МВД РФ, а также структур, связанных с природоохранной деятельностью, подготовкой кадров и т.д [24].

Кстати, ни США, ни Швеция, ни какая-либо другая страна еще не построили могильника подобного типа. Дорого!

Примечание: есть пероекты создания ядерных могильников на Луне - сравнительно дешево, надежно и безопасно. Опять же, в будущем будут отработаны технологии переработки этого топлива и оно станет на вес золота!

И если проделать подобную процедуру с объектами других энергетик: ТЭС, ГЭС, ВЭС, СЭС и так далее, то и их экономическая эффективность будет ненамного лучше, чем на АЭС. Поэтому неудивительно, что современная энергетика, имея КПД первого парового двигателя, порождает неприемлемые для экономики диспропорции.

Что делать экономике землян, чтобы энергетика стала экономически эффективной? Ответ: надо опереться на достижения науки. Почти сорок лет известен способ получения энергии при разрушении тел атомов и нуклонов. Сделаны четыре открытия, связанные с явлениями, которые происходят во время разрушения этих объектов. Изобретен лазерный электрогенератор (ЛЭГ) [25], который выделяющуюся энергию при разрушении тел атомов и нуклонов, утилизирует в электрический ток. Подготовлен проект "Лазерная энергетика" (ЛЭ) [26].
Назревшая необходимость коренного пересмотра идеологии планетарной энерготехнологической философии ведет к тому, что наконец-то может совершиться и воплотиться в ЛЭГ ЛЭ. ЛЭ - это звездная энергетика. В телах звезд энергия добывается не термоядерными реакциями, а лазерным разрушением тел атомов и нуклонов. Поэтому звезды, имея неисчерпаемый энергоисточник в виде атомов газо-пылевых облаков, могут жить миллиарды лет.

Собственно ЛЭ - это производство и функционирование сотен миллиардов ЛЭГ разной мощности и назначения. ЛЭГ используются в качестве автономных энергоисточников как в транспортных средствах, вместо ДВС, так и в отдельных объектах промышленности, ЖКХ и сельского хозяйства.

ЛЭ использует научный задел - результаты фундаментальных открытий, совершенных в ядерной и лазерной физике. Эти открытия показали, что при разрушении тел атомов и нуклонов сфокусированными лазерными лучами образуются мощные электрические и магнитные поля интенсивностью около 2 млн. Гаусс и напряженностью до 100 млн. Эрстед [27]. Такими являются открытия:

1. "Оптический пробой" (1963 год) [28].
2. "Скрытые" массы вещества в телах нуклонов (1968 год) [29].
3. Явление самофокусировки мощных электромагнитных и звуковых лучей в средах (1969 год) [30].
4. Сверхсильные магнитные поля, образующиеся при разрушении сфокусированными лучами тел атомов и нуклонов (1980-е годы) [31].

Реальность создания основ ЛЭ предопределяется еще и тем, что любая научно-производственная организация, имеющая соответствующий научный потенциал лазерных технологий, достаточные финансовые ресурсы, политическую и государственную поддержку, способна за 1,5-2 года произвести определенный объем НИОКР и создать экспериментальный ЛЭГ. Потом, на его базе, конструировать его модели разной мощности и назначения. Ну а затем начать массовое производство.

Теперь о ЛЭГ. Это принципиально новый, эффективный, безопасный, прорывной, высокотехнологичный, наукоемкий, надежный, мощный, компактный, доступный, сберегающий органическое и ядерное топливо, экономичный и экологически чистый источник производства электроэнергии. Он работает в дежурном и номинальном (рабочем) режимах за счет энергии световых и электромагнитных полей, возникающих при разрушении тел атомов и нуклонов, соответственно, в областях зон фокусов лазерного излучения. Эти поля утилизируются токосъемным комплексом электродов сетчатой конструкции с почти 100%-ным КПД, и электронный ток, полученный при этом, немедленно передается внешним и внутренним потребителям.

Аналога у ЛЭГ нет. Поэтому цены на ЛЭГ, как принципиально нового энергопроизводителя, будут определяться его исключительно потребительскими свойствами и спросом. В силу этого обстоятельства можно цены на ЛЭГ устанавливать на уровне цен соответствующей мощности ДВС. Но и в этом случае вложенные средства в ЛЭ станут окупаться в каждые 3-5 дней.

Экономика ЛЭ будет опираться на кооперацию предприятий различных отраслей, начиная с химической и металлургической и кончая лазерной.

Экономические выгоды от функционирования ЛЭ заключаются, в частности, в следующем:

1) наконец-то потребитель энергии станет ее производителем (собственником генерации), так как исчезнет зависимость потребителя энергии от централизованных ее поставок и непредсказуемости динамики мировых цен на топливо, а также необходимость платы за присоединение к сетям;

2) гарантированно обеспечивается энергетическая безопасность как потребителя энергии,так и государства;

3) появится надежный и постоянный производитель энергии во времени и пространстве, обеспечивающий устойчивое развитие экономики государства;

4) появится реальная перспектива освобождения значительных земельных площадей, находящихся сейчас в полосах отвода под ЛЭП, под энергоблоками, под подстанциями и другими объектами ТЭС, АЭС, ГЭС, ВЭС. СЭС, а также затопленные водохранилищами ГЭС и ГАЭС;

5) улучшится экологическая обстановка, так как исчезнет шумовое, вибрационное, радиоактивное и электромагнитное загрязнение окружающей среды после демонтажа объектов ТЭС, АЭС, ГЭС, ГАЭС, ВЭС, СЭС и так далее;

6) повысится качество жизни людей и уровень защиты окружающей среды;

7) произойдет замещение углеводородов и урана в топливном балансе государства, оставив им роль ценного химического сырья и стратегического экспортного товара;

8) уровень техногенной нагрузки на окружающую среду упадет, и резко снизятся выбросы парниковых газов;

9) экологическая безопасность планеты улучшится;

10) остановят строительство новых объектов ТЭС, АЭС, ГЭС, ГАЭС, ВЭС, СЭС и им подобных, а электростанции нынешнего энергопромышленного комплекса, по мере истечения срока службы, будут выводить из эксплуатации и демонтировать;

11) низкие цены на энергию изменят в лучшую сторону структуры экономики и общества, а продукция ЛЭ укрепит конкурентные экономические позиции государства на мировом энергорынке;

12) специально спроектированные ЛЭГ начнут утилизировать в энергию ОЯТ и отходы углеводородно-уранового и химического энергопромышленных комплексов;

13) низкая материальная емкость технологий ЛЭ ускорит достижение необходимых темпов развития научно-производственной базы и для других отраслей экономики, а сама ЛЭ превратится в высоконаукоемкую и высокотехнологическую отрасль;

14) обеспечит решение важнейших национальных задач как в экономической и энергетической, так и в оборонной,социальной и экологической областях;

15) Исчезнут ЛЭП, географически соединяющие центры производства и потребления электрической энергии.

Основной источник финансирования ЛЭ - государство, его бюджет. Экономическая и энергетическая состоятельность ЛЭ - гарантия дальнейшему развитию человеческой цивилизации на планете Земля.

Литература

1. Континент. 2008. № 136. С. 164.
2. Наука и жизнь. 2007. № 2. С. 36.
3. Там же. С. 36.
4. Энергетика, экономика, техника и экология (ЭЭТЭ). 2011. №2. С. 14.
5. Там же. С. 35.
6. Там же. С. 36.
7. Ретеюм Д. Ю. Земные миры. М.: Мысль, 1988. С. 232.
8. Никонов А. П. Верхом на бомбе: Судьба планеты Земля и ее обитателей. М.-СПб: ЭНАС; Питер, 2008. С. 251.
9. Ядерная и термоядерная энергетика будущего. М.: Энергоатомиздат, 1987. С. 38.
10. Свет (Природа и человек). 2010. № 2. С. 3.
11. Энергетика, экономика, техника и экология (ЭЭТЭ). 2011. №5. С. 24.
12. Энергетика, экономика, техника и экология (ЭЭТЭ). 2010. №4. С. 16.
13. Свет (Природа и человек). 2007. № 12. С. 3.
14. Киселев Г. В. Проблемы развития ядерной энергетики. М.: Знание, 1990. С. 8.
15. Свет (Природа и человек). 2007. № 12. С. 3.
16. США-экономика, политика, идеология. 1993. №1. С. 117.
17. Куркин Б. А. Бремя "мирного" атома. М.: Мол. Гвардия, 1989. С. 98-99.
18. Киселев Г. В. Проблемы развития ядерной энергетики. М.: Знание, 1990. С. 8.
19. Техника-молодежи. 1997. № 9. С. 15.
20. Атомная техника за рубежом. 1986. № 11. С. 35.
21. Техника-молодежи. 1997. № 10. С. 14.
22. Матвеев Л. В. Почти все о ядерном реакторе /Л.В. Матвеев, А.Л. Рудик. М.: Энергоатомиздат, 1990. С. 163.
23. Киселев Г. В. Проблемы развития ядерной энергетики. М.: Знание, 1990. С. 8.
24. Свет (Природа и человек). 2007. № 12. С. 3.
25. Бюллетень изобретений и полезных моделей. 2006. № 13. С. 708.
26. Инженер. 2009. № 8. С. 6-7.
27. Техника-молодежи. 1991. № 12. С. 6-7.
28. Физическая энциклопедия. Т. 3. М., 1992. С. 448.
29. Природа. 1991. № 1. С. 98.
30. Открытия в СССР: 1968-1969 гг. М.: НИИПИ, 1970. С. 29.
31. Техника-молодежи. 1991. № 12. С. 6-7.

Г. Шуваев

***