IEER | Энергетика и Безопасность № 20


Обеспечение энергетического будущего Соединенных Штатов

Аржун Макхиджани


В области политики энергетики и безопасности Соединенные Штаты находятся на распутье. Теракты 11 сентября 2001 г. более, чем что бы то ни было раньше, продемонстрировали уязвимость энергетической системы США. Предложенный администрацией Буша план в области энергетики (который был опубликован в мае 2001 г. и после событий 11 сентября не пересматривался и не менялся) может усугубить положение и сделать систему еще более уязвимой.

В ноябре 2001 г. IEER опубликовал предварительный отчет, в котором предлагался план более безопасного энергетического будущего США. Отчет является частью проекта IEER в области энергетики, который мы начали около двух лет назад с целью исследования возможности осуществления полного отказа от атомной энергетики и значительного (порядка 50 %) сокращения выброса углекислого газа во всем мире, а также определения сроков реализации этих мероприятий. Мы опубликовали предварительный вариант нашего отчета раньше намеченного срока, с тем чтобы принять участие в дискуссии по вопросам энергетики и безопасности, которая идет сейчас в США и за рубежом. Ниже мы приводим краткое содержание этого доклада, который назывался Обеспечение энергетического будущего Соединенных Штатов: уязвимые места нефтяной, ядерной и электрической систем и план действий после 11 сентября 2001 г. Список литературы приведен в докладе.

Уязвимые места

Уязвимость энергетической системы США, особенно в области импорта нефти и ядерной энергии, сегодня выше, чем когда бы то ни было. В табл. 1 дан перечень уязвимых мест нефтяной и атомной составляющих энергетической системы, а также указана степень их потенциальной опасности.

Таблица 1: Уязвимые места нефтяной и атомной составляющих энергетической системы

Звено энергетической системы

Уязвимое место/
типы угроз

Наихудшие последствия

Комментарии

Импорт нефти

Прекращение поставок нефти из района Персидского залива в результате политических, военных или террористических акций (см. Примечание)

Зависит от долгосрочного уровня импортных поставок нефти и причин нарушения этих поставок. Возможен серьезный и длительный глобальный экономический ущерб и широкомасштабная война в районе Персидского залива

В случае широкомасштабной политической и военной нестабильности в регионе возможно применение ядерного оружия. В этом регионе сосредоточены интересы нескольких держав, имеющих ядерное оружие

Легководяные ядерные реакторы

Только массированная атака

Катастрофические выбросы радиоактивных веществ, сравнимые с чернобыльской аварией. Огромные экономические потери и экологический ущерб на долгие годы

Вторичная защитная оболочка, предназначенная для защиты от всех видов нападения, кроме самых серьезных

Бассейны хранения отработанного ядерного топлива

Для бассейнов, расположенных вне вторичной защитной оболочки, - разного вида нападения

В случае пожара возможны катастрофические выбросы радиоактивных веществ, превосходящие выбросы долгоживущих радионуклидов во время чернобыльской аварии. Огромные экономические потери и экологический ущерб на долгие годы

Модульные реакторы с гранулированным топливом

Различного вида нападения. Реакторы предлагаются без вторичной защитной оболочки

Возгорание топлива с графитовым покрытием приведет к разбросу радиоактивных веществ по большой территории. Серьезнейшие долгосрочные экономические убытки и экологический ущерб

Реактор находится в стадии разработки. Лицензия еще не получена

Усовершенствованные реакторы с натриевым теплоносителем

Будет зависеть от конкретной конструкции защитной оболочки

Возгорание или взрыв натрия, а также аварии, сопровождающиеся выбросом теплоносителя, могут привести к катастрофическому рассеиванию радиоактивных веществ. Более высокий риск распространения ядерных материалов и потенциально более значимый выброс плутония в случае аварии или нападения

Опытный образец этого реактора был отклонен в 1994 г., но теперь в соответствии с планом Буша к нему могут вернуться

Выделение плутония, все способы

Распространение ядерных материалов

Распространение материалов, используемых в производстве ядерного оружия, а возможно, и ядерного оружия, с риском попасть в руки негосударственных группировок

Для производства ядерного оружия пригоден даже выделенный плутоний с примесями

Выделение плутония, современная технология

Разные виды нападения, в зависимости от типа установок по переработке топлива и управлению отходами

Масштабные катастрофические выбросы высокорадиоактивных отходов в атмосферу и в воду, рассеивание плутония, похищения плутония

Взрыв в 1957 г. емкости с высокоактивными отходами в Советском Союзе привел к катастрофическому выбросу радиоактивных веществ

Использование или хранение плутония

Тип угрозы зависит от местоположения

Возможно масштабное рассеивание больших количеств плутония. Возможно отвлечение плутония на производство оружия

Уязвимость возрастает, если плутоний используется в качестве топлива, и уменьшается, если он иммобилизован и хранится в подземных хранилищах

Примечание: В нашем докладе мы не занимались подробно типами угроз, связанными с безопасностью в Средней Азии, поскольку ситуация в этом регионе нестабильна, характер американо-российских отношений все время меняется, а будущая политика в отношении нефти в этом регионе неопределенна. Однако вероятность возникновения серьезных проблем существует, особенно если этот район станет центром регионального и мирового экономического соревнования.

Уязвимость в отношении нефти
Нефть заняла центральное место среди вопросов, относящихся к войне и безопасности, с тех пор, как в первой половине двадцатого века она стала основным военным топливом. Она остается одним из центральных и острых вопросов политического клубка, в котором завязаны Ближний Восток, Европа, Россия, США и весь мир. Многие эпизоды Второй мировой войны, в том числе нападение на Пирл-Харбор и битва за Сталинград, в сущности объяснялись стремлением к контролю над нефтью1.

Уязвимость США в отношении импорта нефти и ядерной энергетики сегодня выше, чем когда бы то ни было, несмотря на рекомендации, которые были выработаны в ходе исследований после предыдущих кризисных ситуаций в сфере безопасности и которые в основном не были приняты2. Действия Соединенных Штатов после предыдущих кризисов, особенно между 1973 и 1980 гг., временно смягчили эти проблемы, но не были достаточно последовательными, чтобы обеспечить большую безопасность энергетической системы США на длительное время.

В настоящее время импорт нефти в США составляет 11 миллионов баррелей в день, причем 25 % всего импорта поступает из района Персидского залива. В целом на долю этого района, имеющего около двух третей подтвержденных мировых запасов нефти, приходится около 40 процентов мирового импорта нефти. На рис. 1 и 2 показаны соответственно импорт нефти США и мировые запасы нефти.


Рис. 1. Чистый импорт в США всех нефтепродуктов по районам их добычи, август 2001 г.

Примечание: Страны, входящие в соответствующий регион, перечислены сверху колонки. Вклад первой страны соответственно отражен в верхней части колонки. Страны, импорт из которых составляет менее 100 000 баррелей, в день отнесены в колонку "Другие". ОПЕК - Организация стран-экспортеров нефти. На 21 августа 2001 г. США импортировали приблизительно 10,2 млн баррелей нефти в день.
Источник: USDOE, Energy Information Administration, Petroleum Supply Monthly, October 2001, Table 49.


Рис. 2. Запасы сырой нефти по районам, на январь 1999 г.

Примечание: Страны, запасы которых указаны в колонке, перечислены над этой колонкой. Страны, запасы которых составляли менее 5 млрд баррелей, собраны под общим названием "Другие". Общие мировые запасы равны приблизительно 1 трлн баррелей.
Источник: USDOE, Energy Information Administration, Petroleum Supply Monthly, October 2001, Table 8.1.


Учитывая, что импорт нефти в развивающихся странах растет, увеличение импорта нефти в США приведет к увеличению зависимости всего мира от запасов нефти в регионе Персидского залива. Устойчивый импорт нефти США свыше 10 миллионов баррелей в день повышает риск сбоев в поставке нефти, которые могут привести к серьезным военным и экономическим последствиям.

Нефть является ключевым вопросом и в проблеме глобального потепления. Около половины выбросов углекислого газа (главной причины парникового эффекта) при сжигании ископаемых топлив приходится на долю нефти. Большая часть веществ, загрязняющих воздух в городах, выбрасывается автомобильными двигателями. Значительная часть загрязнений океанов является результатом проливов нефти, как обычных, так и аварийных. Масштабные нарушения климата во всем мире тоже могут привести к серьезным последствиям в отношении безопасности, характер которых трудно предсказать.

Уязвимость, относящаяся к атомной энергетике и отработанному ядерному топливу
В ряде исследований уже обсуждалась возможность катастрофических последствий в случае аварий, войны или террористических актов, направленных на некоторые звенья инфраструктуры атомной энергетики3. На самом деле, атомные станции, как и другие ядерные предприятия, уже не в одной стране были объектами террористических актов4.

Наиболее уязвимыми местами в системе ядерной энергетики (с точки зрения катастрофических последствий, которые могут вызвать долгосрочный ущерб) сейчас являются ядерные реакторы и бассейны хранения отработанного ядерного топлива. Масштаб последствий в случае полной потери защитной оболочки в результате аварии или нападения вполне может сравниться с последствиями аварии 1986 г. в Чернобыле. Крупная авария или нападение на бассейны хранения отработанного топлива может привести к выбросу долгоживущих радионуклидов, превышающему выбросы из реактора. Всего одно удавшееся нападение приведет к кризису в секторе электроэнергии, поскольку за ней последует жесткое требование немедленного закрытия всех атомных станций.

Прежде чем отработанное топливо остынет, оно должно храниться в бассейнах по крайней мере три года после выгрузки из реактора. Сейчас в Соединенных Штатах в таких бассейнах содержится почти все 40 тыс. т отработанного топлива, выгруженного из ядерных реакторов США, хотя все большее количество отработанного топлива теперь хранится в контейнерах для сухого хранения на территории атомных станций. Поскольку обычно бассейны находятся вне вторичной защитной оболочки реактора, они уязвимы по отношению к разным потенциальным нападениям, в отличие от реакторов, которые уязвимы только по отношению к самым серьезным нападениям.

Хранение в сухом виде менее уязвимо, поскольку в контейнерах для сухого хранения содержится относительно холодное топливо и пробоина в защитной оболочке не приводит к расплавлению топлива. Последствия нападения все же могут быть весьма серьезными, особенно если в результате воздушной атаки возникнет пожар авиационного топлива, который будет сопровождаться рассеиванием радиоактивных веществ. Наземные контейнеры для сухого хранения тоже уязвимы, но эту проблему можно решить с помощью создания подземных хранилищ на территории станции или вблизи нее.

Уязвимость, связанная с плутонием
Практически все запасы плутония и высокообогащенного урана в США находятся на предприятиях комплекса по производству ядерного оружия или в структуре Пентагона, причем в последнем случае в виде уже готового ядерного оружия. Лишь небольшая часть плутония в США имеет гражданское происхождение, а все остальное - военное. Примерно 50 тонн плутония было заявлено как излишек военных программ5. Правительство США предлагает использовать этот избыточный плутоний в качестве топлива для ядерных реакторов. В предыдущих публикациях IEER уже подробно обсуждались проблемы уязвимости плутониевого топлива (также называемого смешанно-оксидным топливом или МОХ), связанные с опасностью ядерного распространения6. Вот основные моменты, на которые следует обратить внимание в свете событий 11 сентября 2001 г.:

  • Транспортировка свежего плутониевого топлива увеличивает вероятность его похищения в случае террористического акта. Из керамических смешанно-оксидных топливных таблеток довольно просто выделить плутоний, пригодный по качеству для производства ядерного оружия. Этого нельзя сделать из нынешнего низкообогащенного уранового (НОУ) топлива. Для производства высокообогащенного урана (ВОУ) из НОУ потребовались бы огромные обогащающие установки.
  • Хранение свежего плутониевого топлива на атомных станциях увеличит их привлекательность как потенциальных целей для нападения.
  • Использование плутониевого топлива повышает серьезность последствий в случае аварии или нападения7.
  • Нападение на бассейны хранения отработанного ядерного топлива приведет к более катастрофическим результатам, если в них будет храниться отработанное МОХ-топливо.

Нынешние методы хранения плутония в высшей степени неудовлетворительны, особенно в том, что касается последствий потенциального нападения. Плутоний хранится в различных строениях в основном на поверхности земли в формах, которые могут загораться (металлы) или которые сравнительно легко распыляются в воздухе, как, например, оксид плутония. Более того, два больших предприятия по репроцессингу на площадке Саванна-Ривер-Сайт постоянно увеличивают уже имеющиеся запасы высокоактивных жидких отходов (хранящихся в больших подземных емкостях) и выделенного плутония.

Уязвимость энергетической инфраструктуры
События 11 сентября показали, что уязвимость системы производства энергии и инфраструктуры трубопроводов в случае военного нападения или террористического акта не является для США лишь теоретической. На самом деле, в прошлом уже случались террористические акты, направленные на электрическую инфраструктуру США8. Если не рассматривать ядерных вопросов, то самым важным уязвимым местом электрических систем представляется возможность развала высокоцентрализованной, все более взаимосвязанной сети, если какая-либо из ее стратегических частей выйдет из строя в результате перегрузки, аварии, погодных условий или нападения.

Тенденция к ослаблению государственного регулирования электрических систем и созданию национальной сети ведет к тому, что сеть становится более уязвимой. Хаотическая финансовая ситуация вокруг ослабления государственного регулирования производства и продажи электроэнергии в Калифорнии была бы гораздо сложнее, если бы этот дефицит был вызван физическим разрушением системы электроэнергии в результате нападения на одно или более ключевых звеньев национальной системы передачи электроэнергии.

Энергетический план Буша

В мае 2001 г. специальная комиссия, возглавляемая вице-президентом США Диком Чейни, опубликовала доклад, выражающий государственную политику США в области энергетики, который стал программой администрации Буша9. В ряде отношений, касающихся нераспространения, безопасности и экологии, этот план был неудовлетворителен еще до событий 11 сентября, сделавших очевидной значительность определенных видов риска. Однако до настоящего времени основные установки администрации не изменились.

Самое уязвимое место в плане Буша, несомненно, связано с импортом нефти и различными вопросами, касающимися предприятий по производству ядерной энергии10. Уязвимые места, связанные с ядерной энергией, во многих отношениях будут в плане Буша самыми серьезными.

План Буша содержит принципиальные предложения по поводу новых ядерных установок, введение которых чрезвычайно увеличит уязвимость ядерной системы в дополнение к проблемам, возникающим в связи с продлением лицензий действующих атомных станций. Этот план приведет к необходимости хранить отработанное ядерное топливо в бассейнах в течение неопределенного времени. Переход к модульным ядерным реакторам с гранулированным топливом (МРГТ), не требующим бассейнов для хранения отработанного топлива, означал бы повсеместное внедрение реакторов, которые предлагается строить без вторичных защитных оболочек, что сделает их гораздо более уязвимыми к нападению по сравнению с нынешними легководяными ядерными реакторами. Последствия нападения на усовершенствованные реакторы, подобные предлагаемым в плане Буша, могут быть еще более катастрофическими по сравнению с последствиями нападения на существующие энергетические реакторы.

Слишком большая зависимость от импорта нефти приводит к высокому риску срыва поставок. Импорт нефти США в количествах менее 5 миллионов баррелей в день значительно снизил бы вероятность катастрофического сбоя, особенно если это будет сопровождаться также и уменьшением импорта нефти в Европе. В соответствии с энергетическим планом Буша к 2040 г. США будут импортировать около 23 миллиардов баррелей нефти в день, большей частью из региона Персидского залива. На рис. 3 приведено сравнение производства нефти США и прогнозы импорта нефти до 2040 г. в соответствии с планом Буша и IEER.


Рис. 3. Прогнозы по добыче и импорту нефти в США, 2000-2040 гг.


Энергетический план Буша предполагает создание национальной электрической сети, облегчающей передачу энергии от крупных производителей. Утверждается, что этот план также будет способствовать повышению надежности электрической системы, поскольку позволит производителям строить станции в любом выбранном ими месте. Однако эта мера не обязательно решит проблемы надежности и может даже усугубить их.

Администрация также продолжает выполнять план по развитию гражданского плутониевого топлива как естественной части системы ядерной энергетики США. Это повысит опасность ядерного распространения и уязвимость в случае нападения. Кроме того, этот план противоречит политике нераспространения, поддерживаемой обеими партиями уже четверть века, за которые сменилось пять президентов.

Поразительно, что серьезные события 11 сентября не привели к срочному пересмотру политики в области плутониевой энергетики, тем более, что в этой области последствия нападения будут наиболее тяжелыми, а решения, позволяющие значительно снизить ее уязвимость, можно внедрить в более короткие сроки, чем решения, направленные на проблемы нынешних ядерных реакторов.

План IEER в области энергетики

План IEER разработан специально для решения конкретных проблем, связанных с уязвимыми местами в системе безопасности, которые оказались гораздо более серьезными, чем это считалось до 11 сентября. Эти уязвимые места не новы; они уже и раньше обсуждались в официальных и неправительственных исследованиях. Но после 11 сентября возможность серьезных нападений и ужасных человеческих и экономических последствий стала трагически очевидной.

В плане IEER используются те же экономические и демографические параметры, что и в плане Буша. Отличие заключается только в том, как предоставляются энергетические услуги в экономике. Например, план IEER предполагает такой же километраж пробега, степень освещения, обогрева или охлаждения, но структура энергетической системы, обеспечивающей эти услуги, будет иной. С помощью этого подхода можно непосредственно сравнивать уязвимые места обоих планов при одинаковых экономических результатах. В этом подходе есть некоторые недостатки, которые в докладе мы не пытались устранять. Так, в нем не предусмотрены экономические инициативы, ведущие к изменению систем потребления энергии, таких как, например, транспорт-ная система, где огромные затраты времени, энергии, денег, земли и экологических ресурсов связаны с автомобильным транспортом. В докладе также не обсуждаются изменения в образе жизни или желательности введения в социальную и экономическую системы на глобальном уровне понятия "достаточности" на некотором уровне потребления.

Во вставке приведены технические и политические предположения, на которых основан план IEER. Они дают представление о структуре плана, а также обеспечивают основу для сравнения его с планом Буша.


План IEER в области энергетики: предположения, на которых он основан

  1. Принципиальный подход к созданию распределенных сетей и увеличению коэффициента полезного действия (КПД) отопления и охлаждения будет состоять в развитии местного производства энергии на основе высокоэкономичного сжигания природного газа и совместного производства тепла. Предполагается производство электроэнергии с КПД 60 %. Этого можно достичь уже сегодня с помощью топливных элементов (хотя пока и не в очень широком масштабе) и современных электростанций, работающих на комбинированном цикле сжигания природного газа.
  2. Опорой снабжения ветровой энергии станет широкомасштабное производство ветровой энергии в штатах Среднего Запада. Предполагается, что солнечной энергии будет отводиться сравнительно скромная роль.
  3. В первом десятилетии потребление угля уменьшится незначительно, к 2030 г. сократится до 45 % от уровня 2000 г., а к 2040 г. - до 10 % от нынешнего уровня. Природный газ будет основным ископаемым топливом, используемым в централизованном производстве энергии, при этом на электростанциях с комбинированным циклом КПД будет составлять 60 %. В настоящее время норма КПД для таких станций составляет 50 %, и ожидается, что в ближайшем будущем станции с КПД 50 % будут нормой. Значительное сокращение использования каменного угля обеспечит соответствующее снижение выбросов углекислого газа. Ближайшие 30 лет, в течение которых потребление угля будет значительным, будут служить переходным периодом в этой жизненно важной индустрии и обеспечат гибкость и, следовательно, дополнительную безопасность энергетической системы. Например, решение о более быстрых темпах вывода из эксплуатации атомных станций по соображениям безопасности будет легче осуществить при сохранении достаточно высокого уровня производства в угольной промышленности до момента закрытия всех атомных станций. Сохранение угольной промышленности на уровне производства 50-100 млн т в год придаст энергетической системе гибкость, например, предотвращая исключительную опору на природный газ как временное топливо на период перехода к возобновляемым источникам энергии.
  4. В качестве эталонной технологии отопления и охлаждения помещений и нагревания воды предполагается использование геотермального теплового насоса совместно с высокоэкономичным местным производством электроэнергии посредством рекуперации тепла. (Использование эталонной технологии не означает, что повсюду будет принята только она. Скорее, это только способ оценить среднюю эффективность, достигаемую от применения различных методов.) При использовании геотермального топливного насоса коэффициент выполнения равен 2,4 для отопления и 3 - для охлаждения. Геотермальные тепловые насосы уже есть на рынке, и в последние годы они использовались, в том числе и правительством, для повышения экономичности энергопотребления. Ранчо президента Буша в Кроуфорде (Техас) снабжено таким устройством.
  5. К 2020 г. средний расход топлива для всех новых видов пассажирского транспорта будет составлять 100 миль на галлон, а для всего автопарка эта величина будет достигнута к 2030 г., после чего каждый год она будет увеличиваться на 2 % в течение 10 лет. Чтобы достигнуть этого, в ближайшем будущем в этом отношении потребуется государственное регулирование.
  6. Экономичность воздушного транспорта (из расчета количества топлива на кресло на милю) в течение этого периода будет возрастать на 2 % в год.
  7. Экономичность грузового транспорта будет возрастать на 3 % в год. Для этого, вероятно, потребуется ввести стандарты экономичности для грузовых машин.
  8. К 2040 г. необходимо достичь снижения выбросов углекислого газа по крайней мере на 40 %, а лучше на 50 %, и сделать так, чтобы это сочеталось с другими задачами, связанными с безопасностью.
  9. Ядерная энергетика будет полностью сокращена к 2030 г.
  10. Местные солнечные станции, гидростанции и некоторые станции с комбинированным циклом широко используются для обеспечения пиковой мощности. Неэкономичные газовые турбины, которые сейчас широко используются для обеспечения пиковой мощности, к 2040 г. будут закрыты.
  11. По ряду причин, связанных с безопасностью и экологией, выработка гидроэлектроэнергии к 2040 г. будет сокращена примерно на 40 %.
  12. По сравнению с планом Буша в отношении поставок вне сектора ОВКВ (обогрев, вентиляция, кондиционирование воздуха) можно на 40 % увеличить КПД потребления электричества. Для этого потребуется соответствующая государственная политика закупок и соответствующие постановления для регулирования нового строительства, стандартов бытовых приборов, а также широкого использования высокоэкономичного освещения и двигателей.
  13. Потребность в промышленном тепле будет, где только возможно, удовлетворяться за счет систем совместного производства энергии.
  14. Только уже испробованные и испытанные технологии получат достаточно широкомасштабнoe распространение, что окажет значительное влияние на эффективность энергопотребления и на структуру производства энергии в течение ближайших 20-40 лет.

Результаты

Мы проанализировали план IEER и план Буша на предмет слабых мест энергетической системы, о которых говорилось выше. В табл. 2 дается сравнение прогнозируемых уязвимых мест каждого плана в срезе на 2040 г.11

Таблица 2: Сравнение некоторых уязвимых мест энергетической системы плана Буша и плана IEER, 2040 г.

Уязвимый элемент

План Буша

План IEER

Комментарии

Количество

Степень уязвимости

Количество

Степень уязвимости

Импорт нефтиa

23 миллиона баррелей в день

Очень высокий риск сбоя поставок

6 миллионов баррелей в год

Низкий риск

План Буша: высокий уровень импорта из района Персидского залива

Стратегические запасы нефти

700 миллионов баррелей, или около одного месяца импортных поставок

Умеренный резервный запас в случае сбоя

700 миллионов баррелей, или почти 4 месяца импортных поставок

Существенный резервный запас в случае сбоя

При наличии дополнительных источников энергии можно организовать дополнительные поставки энергии на период от нескольких недель до нескольких месяцев

Ядерные реакторы, легководяные ядерные реакторы

Около 200 действующих реакторов

Степень уязвимости высокая. Нападение, по масштабам сходное с событиями 11 сентября, приведет к катастрофическим последствиям

Ни одного ядерного реактора

Отсутствует

Возможны выбросы радиоактивных веществ, сравнимые по масштабам с чернобыльской аварией. Возрастает риск широкомасштабного кризиса, если последствия нападения приведут к необходимости немедленно отказаться от атомной энергии

Хранящееся в бассейнах отработанное НОУ топливоб

Около 20 000 тонн

Разные нападения могут привести к катастрофическим последствиям

Нет

Отсутствует

В случае пожара возможны выбросы долгоживущих радионуклидов, превышающие выбросы в результате чернобыльской аварии

Хранение плутонияв

Невозможно предсказать. Какое количество, окажется под угрозой - весьма зависит от политики

В случае похищения плутониевого топлива, аварии или нападения возможны катастрофические последствия

Все излишки плутония (50 тонн или более) иммобилизованы и хранятся под землей

В случае нападения риск катастрофических последствий, серьезного локального экологического ущерба невелик

По плану Буша неясно, какие изменения произойдут в ближайшие десятилетия в политике относительно репроцессинга, ядерных реакторов-размножителей и плутониевого топлива, поэтому количественные прогнозы носят умозрительный характер

Электростанции (неатомные)

Проектируются установки мощностью 300 мегаватт, применение которых снизит риск по сравнению с используемыми в настоящее время типовыми генераторами

Риск, того, что одно нападение приведет к крупным разрушениям, колеблется от низкого до умеренного

Меньше, чем в плане Буша, благодаря большей роли ветровой энергии и рассредоточенного производства

Низкий риск крупного разрушения

Способность некоторых ключевых станций работать на двух видах топлива снизит уязвимость в отношении безопасностиг

Передача электроэнергии

Зависит от конкретных характеристик системы

Риск выше, чем в настоящее время, в силу дальнейшей централизации сети и уменьшения государственного регулирования. Более высокая привлекательность в качестве мишени из-за большей централизации и большей возможности нанесения ущерба

Две пятых распространенного производства

Некоторая уязвимость по отношению к нападениям на сеть останется. Гораздо менее привлекательна в качестве мишени, чем современная система

Опасность широкомасштабного ущерба можно почти полностью устранить при помощи широкомасштабного внедрения солнечной энергетики, источников водородной энергии местного производства в системе распределенных сетей, а также управления резервными мощностями, обеспечивающими быструю реакцию на сбои

Примечания:
а. Основным критерием для оценки уязвимости, связанной с нефтью, служит уровень импорта нефти. Высокая уязвимость определяется уровнем устойчивого импорта свыше 10 миллионов баррелей в день, очень высокая уязвимость - свыше 15 миллионов баррелей в день. Снижение импорта нефти в США до менее чем 5 миллионов баррелей в день существенно уменьшило бы вероятность катастрофических сбоев, особенно если бы импорт нефти снизился и в Европе.
б. Суммарный объем бассейнов хранения отработанного ядерного топлива таков, что выгруженное топливо в них может в среднем находиться в течение 5 лет. Остальное топливо предполагается хранить в сухих подземных хранилищах. Эта строка таблицы относится к отработанному топливу, полученному при использовании свежего топлива из низкообогащенного урана (НОУ). Отработанное топливо обычно содержит чуть меньше одного процента плутония. Мы предполагаем, что все отработанное топливо старше 5 лет будет храниться под землей, что снизит уровень последствий нападения.
в. Уязвимые места в плане Буша, связанные с хранением плутония, обусловлены использованием излишков военного плутония в гражданском секторе, а также с возможным развитием использования гражданского плутония. В настоящее время мы не можем оценить, какую роль будет играть плутоний в энергетической системе в 2040 г., поскольку единственный имеющийся сейчас конкретный план по плутониевому топливу связан с избыточным военным плутонием, который, как предполагается, к тому времени уже пройдет через реактор и будет храниться в виде отработанного топлива. В плане Буша есть уязвимое место, которое трудно оценить количественно. Оно состоит в том, что, используя плутониевое топливо, Соединенные Штаты будут поощрять его использование и другими странами. Соединенные Штаты также обязаны, в соответствии со Статьей IV Договора о нераспространении ядерного оружия, предоставлять коммерческие ядерные технологии неядерным государствам, входящим в этот договор.
г. В план IEER в явном виде не учтена возможность работы на двух видах топлива. Обсуждение этого вопроса можно найти в Lovins and Lovins, 1982 (см. сноску 8 ниже).


На рис. 4-7 показаны прогнозируемые отличия между двумя планами в потреблении энергии по таким параметрам, как источник энергии, выбросы углекислого газа и энергетическая продуктивность.


Рис. 4. Прогноз потребления энергии в США (с разбивкой по источникам), 2000-2040 гг., по плану Буша


Рис. 5. Прогноз потребления энергии в США (с разбивкой по источникам), 2000-2040 гг., по плану IEER


Рис. 6. Прогноз роста суммарных ежегодных выбросов углерода, 2000-2040 гг.


Рис. 7. Прогноз энергетической продуктивности, 2000-2040 гг.


В целом план администрации Буша в области энергетики будет способствовать повышению уязвимости энергетической системы. А именно:

  • возрастет привлекательность и число целей нападения для террористов, особенно в ядерной, нефтяной и электрической системах;
  • возрастет импорт нефти, как по абсолютной величине, так и в пропорции поставок нефти (даже если, благодаря открытию для бурения экологически уязвимых районов, например Национального Арктического заповедника дикой природы, возрастет производство нефти внутри страны); и
  • возрастет риск ядерного распространения.

Мы никогда не сможем исключить все уязвимые места и опасности, связанные с террористическими актами, войнами, серьезными авариями и ошибками. Но мы можем снизить привлекательность основных элементов энергетической системы как целей нападения и ослабить последствия возможного нападения. Например:

  • Если будут введены жесткие стандарты экономичности наземного транспорта, то в течение ближайших 40 лет можно сократить потребление нефти примерно на 40 %12. Современные технические возможности в отношении экономичности транспорта намного опережают нынешние средние показатели для пассажирских автомобилей, которые составляют 27,5 миль на галлон для автомобилей и 20,7 миль на галлон для легких грузовиков, минифургонов и спортивно-сервисных машин. У Toyota Prius, уже выпущенного на рынок четырехместного автомобиля с гибридным двигателем на бензине, этот показатель составляет почти 50 миль на галлон. В опытном образце автомобиля General Motor's на топливных элементах он достигает 100 миль на галлон бензинового эквивалента, при этом автомобиль развивает скорость от нуля до 60 км/ч примерно за 9 секунд. Этот образец может быть запущен в серийное производство к 2010 г.

  • Уже существуют технологии, позволяющие снизить одновременно и выбросы углекислого газа, и уязвимость по отношению к нападению. Некоторые из них, такие как ветровая энергетика и совместное производство энергии, уже рентабельны. Другие станут рентабельными при соответствующей государственной политике закупок. Продвижение по пути снижения выбросов углекислого газа можно сделать совместимым с полным выводом из эксплуатации атомных станций13.

  • На основе ряда технических достижений можно осуществить коренную перестройку энергетического сектора. Благодаря достижениям в деле повышения экономичности производства электроэнергии из природного газа стало возможным повысить экономичность, снизить выбросы углекислого газа и в то же время сохранить прежний уровень производства электроэнергии. Усовершенствования в технологии добычи ветровой энергии сделали ее рентабельной на обширных пространствах Соединенных Штатов, общий ветровой потенциал которых намного превосходит нынешнее производство электроэнергии в США14.

Выводы и рекомендации

Удивительно, что в свете событий 11 сентября администрация Буша не пересмотрела свой план, предложенный за четыре месяца до этой даты. Масштаб этих событий и масштаб экономических последствий настоятельно требуют от Соединенных Штатов принятия срочных и жестких мер по снижению уязвимости энергетической системы, особенно в том, что касается импорта нефти, атомных станций и связанной с ними инфраструктуры и электросети. См. рекомендации IEER по достижению этих мер.


Энергетика и Безопасность № 20
Энергетика и Безопасность | (английский вариант)
IEER
Институт исследований энергетики и окружающей среды

Ваши вопросы и замечание посылайте координатору по международным свазям: michele@ieer.org
Такома Парк, Мэриланд США

2002 г. (Английский вариант издания был опубликован в феврале 2002 г.)

Опубликована в Интернетe в августе 2002 г.


Источники
  1. Исторические сведения по вопросам нефти можно найти в Daniel Yergin, The Prize: The Epic Quest for Oil, Money, and Power (New York: Simon and Schuster, 1991). Анализ ситуации в Средней Азии можно найти в книге Michael Klare, Resource Wars: The New Landscape of Global Conflict (New York: Metropolitan Books, 2001).
  2. Одним из них был официальный обзор, сделанный в 1952 г. Комиссией Палей, назначенной президентом Труменом. Эта комиссия пришла к выводу, что к 1970-м годам может обнаружиться недостаток нефти. Правительство США не уделяло внимания этой проблеме, пока предсказываемый кризис драматическим образом не проявился в эмбарго арабской нефти в 1973 г. и в резком скачке цен на нефть во время и после арабо-израильской войны 1973 г.
  3. В докладе Федерального агентства по чрезвычайным ситуациям Energy, vulnerability and war (1980 г.) было выявлено множество уязвимых мест энергетической системы, относящихся к безопасности. С импортом нефти и атомными станциями связывалась возможность самых серьезных негативных последствий в случае войны, атаки или аварии. Выводы этого доклада удивительно походили на выводы Комиссии Палей (см. сноску 2). Оба доклада сходятся в том, что атомная энергетика не будет особенно полезной при решении вопросов, связанных с безопасностью в отношении нефти, и что соображения безопасности требуют развития и внедрения возобновляемых источников энергии. Несмотря на это, атомная энергетика продолжала активно развиваться и до сих пор еще щедро субсидируется правительством в соответствии с законом Прайса - Андерсона. Интерес к возобновляемым источникам энергии в основном угас.
  4. 12 ноября 1972 г. трое заговорщиков, не умевших управлять самолетом и желавших денег, угнали коммерческий реактивный самолет и угрожали врезаться в площадку Ок-Ридж - часть комплекса по производству ядерного оружия. Угонщикам пообещали денег и заманили их на Кубу, где они были арестованы, осуждены и через некоторое время выданы Соединенным Штатам. Такие факты, как падение одного из самолетов 11 сентября 2001 г. в Пенсильвании недалеко от атомной станции Три-Майл-Айленд, а также показания пленного талиба, захваченного в Афганистане, из которых следует, что в качестве потенциальных целей ему было известно и об атомных станциях, должны повысить нашу обеспокоенность уязвимостью ядерной системы.
  5. В категорию излишков могут быть переведены дополнительные количества плутония, если будет осуществлен договор между США и Россией, который был подписан в мае 2002 г. на саммите президентов Буша и Путина о сокращении стратегических ядерных арсеналов до 2 200 боеголовок.
  6. См. книгу Аржуна Макхиджани и Энни Макхиджани, Ядерные материалы сквозь тусклое стекло: Технические и политические аспекты утилизации плутония и высокообогащенного урана, IEER Press (1995 г.), а также различные статьи на сайте IEER.
  7. Анализ последствий аварии в результате оплавления активной зоны в легководяном реакторе, работающем на плутониевом топливе, см. Edwin S. Lyman, "Public health risks of substituting mixed-oxide for uranium fuel in pressurized water reactors", Science & Global Security, vol. 9, no. 1, 2001, p. 33-79. То же самое применимо к ситуации, когда оплавление активной зоны было бы результатом теракта.
  8. Несколько примеров можно найти в книге Amory and L. Hunter Lovins, Brittle power: energy strategy for national security (1982), p. 128.
  9. Энергетический план Буша 2001 г. В то время, когда он был выпущен как рекомендация президенту Бушу, он назывался "план Чейни". Позже администрация Буша приняла этот отчет в качестве основы своей энергетической политики. Статья с критикой этого плана IEER была опубликована в Энергетика и Безопасность № 18, 2001 г.
  10. Обнародованная в мае 2001 г. государственная политика в области энергетики не делает подробных прогнозов в отношении, например, уровня импорта нефти или типов электростанций. В ней содержатся некоторые прогнозы на 2020 г. IEER сделал конкретные оценки вплоть до 2040 г., приняв за основу прогнозы, содержащиеся в плане Буша, а также официальные данные, которые можно найти в Интернете на сайте Информационной службы по вопросам энергии (Energy Information Administration).
  11. Промежуток примерно в 40 лет мы выбрали потому, что этого времени будет достаточно для устранения или значительного уменьшения некоторых уязвимых мест. Поскольку администрация Буша не сделала прогнозов относительно своего энергетического плана на период в 40 лет, то мы сделали это сами. Предположения, из которых мы исходили, представлены в полном докладе. В плане IEER значения за первые 10 лет не были детально проработаны и должны рассматриваться как умозрительные; они будут существенно зависеть от того, как в действительности будет осуществляться предлагаемая долгосрочная политика и как именно она будет проводиться в первые 10 лет.
  12. На практике производители машин до сих пор сопротивлялись введению строгих стандартов, если они не навязывались государством.
  13. Что касается достоинств атомных и газовых станций с комбинированным циклом в отношении снижения выброса парникового газа, то их сравнение приведено IEER в Энергетика и Безопасность № 5, 1998 г.
  14. См. статью Широкомасштабное развитие ветровой энергии в Соединенных Штатах, Энергетика и Безопасность № 18, 2001 г.