Решаемые задачи: обеспечение высокого уровня безопасности, повышение эффективности использования ядерного топлива, снижение удельных капитальных вложений, обеспечение режима нераспространения делящихся материалов.
Приоритетные технологии и материалы:
-
энергетические реакторы четвертого поколения повышенной безопасности и эффективности, с расширенным диапазоном регулирования мощности;
-
безопасные атомные реакторы большой мощности на быстрых нейтронах с использованием пассивных систем охлаждения активной зоны;
-
безопасные модульные реакторы малой и средней мощности на тепловых и быстрых нейтронах, в т. ч. с комбинированной выработкой электрической тепловой и использованием в системах централизованного теплоснабжения;
-
производство перспективных видов ядерного топлива (МОХ-топливо, плотное топливо и др.);
-
новые радиационно-стойкие конструкционные материалы;
-
новые технологии переработки облученного ядерного топлива, включая «сухую» переработку;
-
новые технологии безопасного обращения с радиоактивными отходами и надежного их захоронения;
-
использование низкопотенциального тепла АЭС для целей теплоснабжения и производства биопродукции (пищевой и технической).
Ожидаемые эффекты:
-
повышение эффективности использования ядерного топлива путем увеличения глубины выжигания загруженного в реактор ядерного топлива;
-
снижение затрат на производства электроэнергии на АЭС путем увеличения КИУМ, в т. ч. за счет увеличение интервала между перезагрузкой топлива, повышения надежности работы оборудования, оптимизации эксплуатационных характеристик реакторных установок с использованием современных промышленных и наукоемких технологий;
-
практическое снятие ресурсных ограничений на развитие ядерной энергетики страны за счет замыкания ядерного топливного цикла и введения в ее структуру реакторов на быстрых нейтронах с расширенным воспроизводством новых делящихся материалов из урана–238 (в перспективе и из тория);
-
повышение радиационной безопасности АЭС за счет разработки новых более безопасных и эффективных схем и конструкций реакторов и АЭС и технологий их эксплуатации, применения в конструкции реактора естественных процессов расхолаживания активной зоны, более глубокого выжигания ядерного топлива и т. д.;
-
надежное обеспечение ядерной, радиационной, экологической безопасности и гарантий нераспространения делящихся материалов и ядерных технологий во всех звеньях ядерного топливного цикла (от добычи урана до изоляции радиоактивных отходов) за счет совершенствования существующих и разработкой новых методов, технологий и оборудования производства ядерного топлива, переработки отработанного топлива, долговременного хранения радиоактивных отходов.
Масштабы внедрения атомных энергоустановок в энергетику страны до 2035 года существенно увеличатся. Имеет место значительный экспортный потенциал для отечественных ядерных энергетических технологий.
К технологиям в области атомной энергетики, которые могут быть востребованными в отдаленной перспективе, следует отнести:
-
высокотемпературные газоохлаждаемые реакторы, в т. ч. на быстрых нейтронах, обеспечивающие повышение КПД АЭС за счет увеличения средней температуры термодинамического цикла;
-
методы и технологии «изотопного конструирования материалов» и поиск исходных высоколетучих соединений с целью получения малоактивируемых материалов с изотопно-измененным составом приемлемой стоимости для атомного реакторостроения и ядерного топливного цикла;
-
новые технологии термохимического разложения воды с использованием высокотемпературного тепла ядерных реакторов.
Потребуется выполнение большого объема НИОКР для созданий представленных технологий.
Г.6 Использование возобновляемых источников энергии
Решаемые задачи: разработка отечественных технологий использования возобновляемых источников энергии (ВИЭ), наработка в стране компетенций в области практического использования ВИЭ.
Приоритетные технологии и материалы:
-
фотопреобразователи с высоким КПД, длительным ресурсом работы, минимальной деградацией начальных технических характеристик и приемлемой стоимостью, использующие весь спектр солнечного излучения и полную энергию фотонов;
-
новые полупроводниковые материалы и технологии изготовления фотоэлементов: с высокой квантовой эффективностью, с переменной шириной запрещенной зоны (плавных гетеропереходах), с примесными энергетическими уровнями в запрещенной зоне, с преобразователями длины волны солнечного излучения (люминесцентными покрытиями), каскадных фотоэлементов и др.;
-
новые антиотражающие и пассивирующие покрытия фотоэлементов, обеспечивающие минимизацию оптических потерь и потерь от рекомбинации носителей в поверхностном слое, длительный срок службы в условиях динамичной внешней среды (суточные и годовые циклы температуры, влажности, УФ-излучения) без существенной потери функциональности;
-
недорогие концентраторы солнечного излучения с высокой отражательной способностью и широкой угловой апертурой, обеспечивающей высокоэффективную концентрацию прямого и рассеянного солнечного излучения; надежные системы слежения за Солнцем;
-
солнечные коллекторы с большой поглащательной способностью с жидкими и газообразными теплоносителями;
-
оборудование для ветряных электростанций, в т. ч. морского базирования, системы оптимального управления режимами работы ветрогенераторов и эффективные методы прогнозирования параметров ветра;
-
новые материалы и покрытия для лопастей ветродвигателей и технологии их обработки;
-
перспективные гидроагрегаты с переменной скоростью вращения;
-
новые строительные материалы (плотные полимербетоны, геотекстиль и др.) для повышения безопасности и долговечности гидротехнических сооружений;
-
бинарные технологии использования геотермальной энергии с применением высокоэффективных низкокипящих рабочих тел;
-
технологии биохимического производства биогаза из растительного сырья различного происхождения с использованием высокоэффективных штаммов микроорганизмов;
-
новые технологии термической переработки биомассы (газификации, пиролиза и др.) с последующим использованием получаемых продуктов для производства электроэнергии, высококачественных твердых топлив и производственного углеродсодержащего сырья;
-
новые технологии производства и хранения водорода у потребителей для целей повышения эффективности электрогенерации на основе ВИЭ (в составе промежуточного водородного цикла):
- эффективные технологии электролиза воды, в т. ч. под высоким давлением;
- технологии хранения водорода под высоким давлением;
- криогенные технологии хранения водорода;
- сорбционные технологии хранения водорода;
-
тепловые насосы на основе новых технических принципов и схем с применением новых рабочих тел.
Потенциальные эффекты:
-
расширение ресурсной базы мирового топливно-энергетического баланса;
-
экономия невозобновляемые ресурсы ископаемых топлив;
-
уменьшение антропогенного воздействия на окружающую среду;
-
сокращение выбросов парниковых газов и таким образом уменьшение негативного влияния энергетики на климат планеты;
-
создание новых секторов энергетики и экономики, увеличение количества высококвалифицированных рабочих мест, в том числе, в смежных отраслях экономики;
-
внедрение в электроэнергетическую систему большого числа энергоустановок на ВИЭ со стохастической энергоотдачей (солнечная энергия, энергия ветра) негативно воздействует на режимы электрогенерации; требуются специальные меры по их нивелированию;
-
угроза дестабилизации рынков традиционных ископаемых топлив при крупномасштабном использовании ВИЭ.
Масштабы внедрения энергоустановок на базе ВИЭ в энергетику страны до 2035 года существенно увеличатся. Имеет место значительный экспортный потенциал для некоторых отечественных энергетических технологий использования ВИЭ, в частности, высокоэффективных фотопреобразователей. Новые отечественные технологии и материалы будут востребованы в масштабной программе развития гидроэнергетики.
Новые технологии использования ВИЭ в более отдаленной перспективе:
-
фотопреобразователи на основе высококачественных сверхтонких (<10 нм) пленок твердых растворов фотоактивных соединений (с высокой сплошностью и низкой пористостью), получаемых методами атомно-слоевого осаждения;
-
органические фотопреобразователи с высоким КПД и низкой стоимостью на основе новых фотоактивных органических соединений;
-
солнечные теплоэнергетические установки с аккумулированием тепловой энергии с использованием расплавов солей; солнечные ПГУ на СО2 на сверхкритических параметрах;
-
новые технологии преобразования механической энергии морской среды –приливов и волн – в электрическую с минимальным воздействием на окружающую среду;
-
новые технологии бурения горных пород на большие глубины и увеличения их проницаемости для теплоносителя с целью извлечения тепла сухих пород; обустройство скважин для транспорта глубинного тепла с минимальными потерями и низким гидравлическим сопротивлением;
-
новые технологии переработки биомассы в продукты с высокой добавленной стоимостью (биоразлагаемые биопластики и др.);
-
аква-технологии высокоэффективной биофиксации атмосферного СО2 с применением новых видов генномодифицированных микроорганизмов, безопасных для окружающей среды, с производством биомассы со сверхвысоким содержанием прекурсоров моторных топлив;
-
фотофиксация атмосферного СО2 с использованием электрокатализа для производства жидких углеводородов.
Достарыңызбен бөлісу: |
