Ядрената енергетика е клон на енергетиката, обхващащ генерирането на електрическа и топлинна енергия от ядрени реактори. През 2012 г. 11% от електричеството в света е произведено в атомни електроцентрали.
Първите ядрени реактори са построени през 1940-те години. В началото на 1950-те този вид енергетика навлиза в разцвет заради икономическия и военно-технологичен подем след края на Втората световна война. До средата на 1980-те са построени стотици ядрени реактори в десетки държави по света, а към 2012 година десетки са в процес на изграждане. Най-големите производители на енергия от АЕЦ в световен мащаб са САЩ, Франция, Южна Корея, Великобритания, Русия, Канада и Китай. Някои държави планират изграждането на нови мощности, докато други големи производители планират закриване на мощности, а някои смятат да закрият всичките си АЕЦ като Германия (до 2022 г.), Белгия (до 2025 г.), Швейцария (до 2034 г.). Други, по-малки производители също изграждат нови реактори – Финландия изгражда OLKILUOTO-3 от 2005 г. а Аржентина изгражда ATUCHA-2 от 1981 г.
Споровете около развитието ядрената енергетика са свързани главно с повишаващата се цена на АЕЦ, безопасността им и радиоактивните отпадъци. Дебатите за безопасността възникават след три значими аварии в атомни електрически централи (АЕЦ) – в Трий Майл Айлънд (САЩ) през 1979, в Чернобил (СССР) през 1986 и във Фукушима I (Япония) през 2011. Значителното радиоактивно замърсяване, съпътствало тези аварии, довежда до евакуации, повишаване заболеваемостта от рак и икономически проблеми заради изплащането на обезщетения и разчистване на замърсените райони. Поддръжниците на ядрената енергетика изтъкват липсата на отрицателно влияние върху климата, ниската консумация на гориво и високата производителност на процеса като основни предимства. Към 2024 г. 30 държави по света използват ядрена енергия за производство на електроенергия в общ размер около 2533 TW.h, като водещи производители са САЩ (782 TW.h), Китай (418 TW.h) и Франция (364 TW.h).pris.iaea.org
История Създаване През 1911 година Ърнест Ръдърфорд разработва теоретичен модел на атома, според който атомите се състоят от положително заредено ядро от протони (по това време неутроните все още не са открити), около които обикалят отрицателно заредени електрони. Редица физици, между които Нилс Бор, Анри Бекерел и Мария Кюри, впоследствие стигат до извода, че атомното ядро може да бъде разцепено въпреки мощните ядрени сили, които го поддържат цяло. През 1932 Джеймс Чадуик открива неутрона. Две години по-късно групата на Енрико Ферми в Рим провежда експерименти по бомбардиране на уранови ядра с неутрони.
Първият успешен експеримент за изкуствено предизвикано ядрено делене е проведен през 1938 година в Берлин от немските физици Ото Хан и Фриц Щрасман. Експериментът се потвърждава от австрийските физици Лиза Майтнер и Ото Фриш в Швеция.
Първият ядрен реактор, Chicago Pile-1, част от американския проект „Манхатън“ достига критичната точка на 2 декември 1942 година. За пръв път електричество е генерирано на 20 декември 1951 година в американската експериментална станция EBR-I близо до Аркоу. Реакторът има начален капацитет от 100 kW и по-късно в него става първата авария с частично разтапяне на горивото.
През 1952, проучването направено от Комисията Палей (Paley Commission) (Президентска комисия за материалите) за президента Хари Труман дава „относително песимистична“ оценка на атомната енергия, и препоръчва „проучванията в целия спектър на слънчевата енергетика“. През декември 1953 в своето обръщение президентът Дуайт Айзенхауер, „Мирният атом“ (Atoms for Peace), постави началото на правителствената подкрепа в САЩ за използване на атомната енергия.
През 1954, Леви Щраус(Lewis Strauss), тогава председател на Комисията по атомна енергия на САЩ(United States Atomic Energy Commission) (предтеча на Комисия по атомна енергия-САЩ/Nuclear Regulatory Commission/) говори за електричество прекалено евтино, за да се мери („too cheap to meter.“). Докато всички мислят, че визира атомната енергия, той най-вероятно е имал предвид водороден синтез, а не делене на уран.books.google.com Всъщност, консенсусът в правителството и бизнеса е, че атомната енергия (получена чрез делене) може евентуално да бъде конкурентоспособна спрямо конвенционалните източници на енергия.
На 27 юни 1954, първата в света атомна електроцентрала, свързана към националната електропреносна мрежа започва да работи в Обнинск, СССР. Реакторът произвежда 5 мегавата електричество, достатъчно за 2000 домакинства.
През 1955 Първата Женевска конференция на Обединените нации става най-голямото дотогава събиране на научни работници и инженери за дискутиране на технологията. През 1957 от Европейска икономическа общност (понастоящем Европейски съюз) е създадена организацията Евроатом. През същата година се създава и Международна Агенция по Атомна Енергия (МААЕ).
Първата комерсиална атомна електроцентрала е „Calder Hall“ в Селафийлд (Sellafield), Англия, която е открита през 1956 с начален капацитет от 50 МВ (след това 200 МВ). Реакторът Shippingport (Пенсилвания – 1957) е първата атомна централа в САЩ.
Една от първите организации, разработващи атомна енергия е Флотът на САЩ, където тя се използва за задвижване на подводници и самолетоносачи. Техните системи са много сигурни, благодарение на адмирал Хайман Риковер (Hyman G. Rickover), водеща фигура в разработките. Флотът на САЩ използва най-много ядрени реактори, повече дори и от Руския флот, без публично известни инциденти. Първата атомно задвижвана подводница, „Наутилус“ (SSN-571), е пусната в експлоатация през 1955. Две подводници „Скорпиън“ и „Трешър“, са потънали, но не поради инциденти с техните реактори, а останките им са на такива места, че рискът от замърсяване се счита за нисък.
Енрико Ферми и Лео Силард получават патент за ядрен реактор през 1955.
Разработване
Нефтената криза от 1973 г. дава тласък за строеж на атомни електроцентрали по целия свят. Нефтеното ембарго води до глобална икономическа рецесия, висока инфлация и стремеж за пестене на енергия. Това доведе до намаляване на търсенето на електроенергия и оттук нуждата от нови енергийни източници намалява, а финансирането на големи проекти става по-трудно. Като резултат в САЩ са отменени много поръчки за ядрени реактори. Дори и при това положение централите, чийто строеж вече е започнат, изместват нефта като суровина за добив на електричество. Докато през 1973 ТЕЦ-овете генерират 17% от електричеството в САЩwww.nei.org, днес, нефтът като суровина генерира само малка част от електроенергията (с изключение на Хавай), докато делът на атомната енергия достига 20%. Нефтената криза принуждава и други страни, като Франция и Япония, дотогава разчитащи на нефт за генериране на електроенергия, да инвестират в атомната енергия. Днес атомната енергия дава съответно 80% и 30% от електричеството в тези страни.
Първоначално инсталираният капацитет расте относително бързо, от по-малко от 1 гигават (GW) през 1960 до 100 ГВ в края на 70-те и 300 GW в края на 80-те. След това растежа не е толкова драстичен достигайки 366 GW през 2005, най-вече заради увеличеното използване на атомна енергия от Китай. Между 1970 и 1990, 50 GW са в процес на конструкция (с максимум от 150 GW в края на 70-те и началото на 80-те) – през 2005, 25 GW са планирани. Повече от 2/3 от поръчките за атомни централи направени в 70-те са отменени.
През 70-те и 80-те години на 20 век нарастващата икономическа стойност (свързана с повишеното време за построяване, най-вече заради законови промени и спорове) и намаляващата стойност на изкопаемите горива намалява значимостта на атомните централи в строеж. През 80-те (в САЩ) и 90-те (в Европа), линейното повишаване на потреблението и приватизацията на електроразпределението също допринася за намаляване на нуждата от нови мощности.
В края на 20 век се създава негативно отношение към атомната енергия, най-вече поради нарастващия страх от възможен ядрен инцидент и радиоактивно замърсяване, а също и транспорта и съхранението на атомни отпадъци. Инцидентите през 1979 в „Three Mile Island“ и през 1986 – Чернобилска авария имат роля в спирането на изграждането на нови мощности в много страни. Но в САЩ това се случва още преди инцидента в „Three Mile Island“, след нефтената криза през 1973 – най-вече поради икономически причини, а не поради страх от аварии.
Бъдещето Бъдещето на ядрената енергетика е обект от отдавна на много дълги спорове и дискусии.
Според World Nuclear Association – WNA, ядрената енергетика се развива силно – САЩ, Бразилия, Аржентина, Южна Корея, Китай, Индия, Русия, Канада, Пакистан, Франция и Финландия строят нови електроцентрали, а Великобритания, Южна Африка, Полша, Румъния, Турция и ОАЕ планират строителството на нови мощности.
.
Строителството на реакторите във Франция закъснява и оскъпяването им достига вече до 3 пъти.
Във WNA виждат бъдещето по-оптимистично и от настоящето. На базата на разговори с експерти от различни страни те са разработили дългосрочна прогноза, според която мощностите на АЕЦ в света от 367 GW в най-лошия случай ще се удвоят през 2030 г. до 602 GW а в най-добрия ще достигнат до 1350 GW.
Много държави либерализират енергийния си пазар и така редица рискове, свързани със строежа на АЕЦ, вече се носят от инвеститорите, а не от крайните потребители, както е било до момента при регулиран и (държавно) монополен енергиен пазар. Рискове като оскъпяване на проекта, промяна на цената на горивото, неизпълнение на сроковете за строеж и т.н., както и рискът от появяване на по-конкурентен енергиен източник, дотогава бяха прехвърляни изцяло върху потребителите. При либерализирания пазар на енергия това вече е невъзможно, което изцяло променя икономическата обосновка на атомната електроцентрала. Затова и огромна част от планираните и строящите се АЕЦ се извършва в държави с изцяло регулиран енергиен пазар с държавен енергиен монопол като Русия и Китай. Все пак има и демократични страни, които активно продължават развитието на ядрената си енергетика, напр. Франция и Финландия.
Този риск много ясно проличава след аварията в АЕЦ „Фукушима I“, която предизвика съществени промени в ядрените програми на редица държави след обширен обществен натиск.
Германия затвори седем реактора непосредствено след авариятаwww.independent.co.uk и прие план за окончателно спиране на всички реактори до 2022 г.www.bbc.co.uk Япония прие план за спиране на всички АЕЦ до 2040 г.www.bbc.co.uk, като този план може да бъде променен след изборите на 16.12.2012 г. Швейцария и Испания, както и Италия след проведен референдум, забраняват строежа на нови реактори.www.thedailybeast.com Мексико се отказва от планираните десет АЕЦ, като ги заменя с газови ТЕЦ.www.bloomberg.com
Допълнителните изисквания за сигурност след аварията във Фукушима също значително оскъпяват новите атомни централи. За да построи нови ядрени реактори, във Великобритания EDF за поискали гарантирана изкупна цена от поне 90 паунда/MWhwww.bloomberg.com, което е два пъти повече от текущите цени на тока на борсата.
Преди катастрофата във Фукушима във Швеция тече процес на цялостна промяна на гласуваната на национален референдум през 80-те години политика за прекратяване дейността на атомните си централи и се планира подновяване на съществуващите реакториwww.guardian.co.ukwww.businessgreen.com. След аварията обществената подкрепа за ядрената енергетика се стопява до 27% срещу 64% противSwedes oppose new nuclear power: poll, The Local, 19 март 2011, което може да забави или спре напълно тези планове.
Приложение