Экономика ядерной отрасли (продвинутый уровень)

В.В. харитоноВ

краткий конспект лекций

Москва
КУРС 
ИНФРА-М 
2017

экономика ядерной 
отрасли 

продВинутый уроВень

удк 621.039(075.8)
ББк 31.4я73
 
х20

харитонов В.В.
Экономика ядерной отрасли (продвинутый уровень): 
 Краткий конспект лекций: — М.: КУРС: ИНФРА-М, 2017. — 
112 с. 

ISBN 978-5-906818-49-2 (КУРС)
ISBN 978-5-16-105702-5 (ИНФРА-М, online)

Краткий конспект лекций по курсу «Экономика ядерной отрасли 
(продвинутый уровень» предназначен для учащихся магистратуры по направлениям подготовки экономика,  бизнес-информатика 
и прикладная информатика (в экономике) преподавателей ВУЗов, 
менеджеров лиц, занимающихся административной и управленческой деятельностью.  Энергетика является одной из самых крупных 
наукоемких отраслей реального сектора экономики. Энергетика и, 
в особенности ядерная энергетика, находится в фокусе естествознания, экономики и политики. В конспекте приведены простейшие 
аналитические методы оценки взаимосвязей между важнейшими 
инженерно-экономическими параметрами энергетических установок и бизнес-процессов, влияющих на принятие решений. Известный физик-теоретик Я.И. Френкель говорил, что работа физика похожа на работу карикатуриста: тот и другой пытаются простейшими 
средствами создать узнаваемые образы человека или природы. Так 
и в энергетике «инженерно-экономические карикатуры» помогают 
выявить наиболее яркие и глубокие взаимосвязи между экономикой, 
физикой и политикой. 
Конспект лекций подготовлен на основе многолетнего опыта преподавания в Экономико-аналитическом институте МИФИ, входящем в состав факультета  управления и экономики высоких технологий  НИЯУ МИФИ.  

Х20

© Харитонов В.В., 2016
© КУРС, 2016
ISBN 978-5-906818-49-2 (КУРС)
ISBN 978-5-16-105702-5 (ИНФРА-М, online)

ФЗ 
№ 436-ФЗ
Издание не подлежит маркировке 
в соответствии с п. 1 ч. 2 ст. 1

ВВЕДЕНИЕ

Энергетика 
является 
одной 
из 
самых 
крупных 
наукоемких 

отраслей реального сектора экономики. Энергетика и, в особенности ядерная 
энергетика, находится в фокусе естествознания, экономики и политики. В конспекте приведены простейшие аналитические методы оценки взаимосвязей 
между важнейшими инженерно-экономическими параметрами энергетических 
установок и бизнес-процессов, влияющих на принятие решений. В разделах 
много цифр, графиков, диаграмм, поскольку «деньги любят счет». Известный 
физик-теоретик Я.И. Френкель говорил, что работа физика похожа на работу 
карикатуриста: тот и другой пытаются простейшими средствами создать узнаваемые образы человека или природы. Так и в энергетике «инженерноэкономические 
карикатуры» 
помогают 

выявить наиболее яркие и глубокие взаимосвязи между физикой, экономикой 
и политикой. Раздел включает 8 глав:

Глава 1. Потребности в энергии и социально-экономическая роль ядерной 

энергетики

Глава 2. Энергетические ресурсы и прогнозы развития ядерной энергети
ки

Глава 3. Эффективность инвестиций в энергетику и стоимость электро
энергии 

Глава 4. Методы и эффективность преобразования энергии 
Глава 5. Экономика передачи энергии на расстояние
Глава 6. Основные типы энергетических ядерных реакторов
Глава 7. Основы экономики ядерного топливного цикла 
Глава 8. Конкурентоспособность ядерных реакторов нового поколения
Конспект подготовлен на основе многолетнего опыта преподавания в 

Экономико-аналитическом институте МИФИ, включенном в факультет 
«Управление и экономика высоких технологий» НИЯУ МИФИ.  Автор будет 
признателен всем, кто пришлет свои замечания и предложения по содержанию 
данного курса.

ГЛАВА 1. ПОТРЕБНОСТИ В ЭНЕРГИИ И 

СОЦИАЛЬНО-ЭКОНОМИЧЕСКАЯ РОЛЬ ЯДЕРНОЙ ЭНЕРГЕТИКИ

1.1. ПОНЯТИЯ ЭНЕРГИИ, РАБОТЫ И МОЩНОСТИ

Слово «энергия» происходит
от греческого energeia
–
действие, 

деятельность. Благодаря открытию в середине XIX в. закона сохранения и 
преобразования энергии понятие энергии связывает воедино все явления 
природы. Энергия не меняется ни при каких превращениях, происходящих в 
природе (Р. Фейнман). Изучению законов преобразования энергии уделяется 
большое внимание в физике, химии и других естественных науках. Особую 
роль здесь играет научная дисциплина «Термодинамика».

В международной системе единиц СИ(SystemInternational) за единицу из
мерения энергии принят джоуль (Дж). Джоуль выражается через основные 
величины СИ (длина - м, масса - кг, время - с): Дж = кг·м2/с2. В литературе 
встречается множество внесистемных единиц измерения энергии: 1 кал = 4,187 
Дж; 1 кВт·ч = 3,6 МДж; тонна нефтяного эквивалента (т н.э.) = 41,868 ГДж; 
электрон-вольт эВ=1,6•10-19 Дж и др. (1 МДж = 106Дж; 1 ГДж = 109 Дж); 

В энергетике наряду с энергией важными понятиями являются теплота, 

работа и мощность. Теплота и работа – это две различные формы передачи 
энергии от одного тела к другому. Теплота и работа измеряются в тех же единицах, что и энергия (энергию можно рассматривать как меру способности 
производить работу). Скорость передачи (преобразования) энергии называют 
мощностью. Единицей измерения мощности в международной системе единиц 
СИ определен 1 ватт: 1 Вт = 1 Дж/с (джоуль за секунду). Исторически одной из 
первых единиц измерения энергии была лошадиная сила (л.с.): 1 л. с. = 0.7355 
кВт.

1.2. ТОПЛИВНО-ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС

Топливно-энергетический комплекс (ТЭК) – это часть народного 

хозяйства, включающая в себя всю совокупность предприятий, установок и 
сооружений, а также связывающих их хозяйственных отношений, которая 
обеспечивает добычу природных энергоресурсов и функционирование всей 
цепочки их преобразования до конечных установок потребителей энергии. В 
зависимости от стадии преобразования энергии в ТЭК принято различать первичную энергию, подведенную и конечную. Иногда две последних называют вторичной энергией. 

Первичная энергия представляет собой энергию, заключенную в извле
каемых непосредственно из окружающей среды энергетических источниках. 
Т.е.  первичная энергия - это 1) тепловой эквивалент (теплосодержание) 
добытых угля, сырой нефти, природного газа, урана, собранной биомассы; 2) 
кинетическая энергия речной воды или ветра; 3) энергия солнечного излучения; 4) тепловая энергия горячей воды или пара, извлекаемых из глубин 

Земли. Первичная энергия на энергетических предприятиях ТЭК преобразуется в подведенную или вторичную энергию (вторичные энергоносители), 
которая доводится до потребителя в форме 1) электрической энергии, 2) жидкого, газообразного и твердого топлива (бензин, мазут, угольные брикеты, 
водород и др.) или 3) пара и горячей вода.

Конечная энергия – форма энергии, непосредственно применяемая в 

производственных, транспортных или бытовых целях. Обычно выделяют четыре вида конечной энергии: электрическую, тепловую, механическую и химическую.

ТЭК страны имеет многочисленные функциональные связи со смежными 

отраслями народного хозяйства. В составе ТЭК различают четыре основные 
части (подсистемы):

1) топливодобычу и топливоснабжение, 
2) преобразование и генерирование энергии, 
3) транспорт энергии, 
4) потребление энергии в промышленности, на транспорте, в сельском 

хозяйстве, в обогревающих и отопительных устройствах, в быту и т.д.

В структуре ТЭК важное место для жизнеобеспечения людей занимают 

электроэнергетика, централизованное теплоснабжение и теплофикация. 
Электроэнергетика – часть ТЭК, обеспечивающая производство и распределение электроэнергии (и тепла). Электроэнергия производится на электростанциях: тепловых (ТЭС), атомных (АЭС) и гидроэлектростанциях (ГЭС), а также 
на солнечных, ветряных, приливных и иных электростанциях.

Главной особенностью производства электрической энергии является

невозможность накапливать ее в значительных количествах, так как нет рентабельных крупных аккумуляторов электричества. Невозможность «работы на 
склад» порождает жесткую связь производства и потребления электроэнергии 
во времени (суточные и сезонные графики потребления). В каждый момент 
времени электростанция должна производить столько электроэнергии, сколько 
ее потребляется в тот же момент времени. 

1.3. ЭНЕРГЕТИКА И ВАЛОВЫЙ ВНУТРЕННИЙ ПРОДУКТ

Ведущая роль в развитии всех отраслей народного хозяйства, в росте 

благосостояния людей принадлежит энергетике. Надежность и стабильность 
снабжения энергией лежат в основе национальной безопасности, экономического процветания и глобальной стабильности. Энергетика является существенным источником формирования национального дохода. Биологическая 
(мускульная) мощность человека составляет 2–3 тыс. ккал/сут ≈ 100–150 Вт, 
т.е.  находится на уровне мощности средней электрической лампочки. Благодаря развитию энергетики среднее годовое потребление энергии на душу населения в мире составляет приблизительно 3 кВт/чел., т.е в 20-30 раз больше 
«биологической мощности» человека. Потребление энергии на душу населения иногда называют «энерговооруженностью». В экономически наиболее 

развитых странах энерговооруженность составляет 6–12 кВт/чел.  при годовом 
валовом внутреннем (национальном) продукте (ВВП) 20–40 тыс. дол./год∙чел. 
В странах с меньшим производством энергии и ВВП меньше, и меньше продолжительность жизни людей.

Валово́й вну́тренний проду́кт (ВВП, англ. GrossDomesticProduct - GDP) 

— макроэкономический показатель, отражающий рыночную стоимость всех 
конечных товаров и услуг, предназначенных для непосредственного употребления и произведённых за год во всех отраслях экономики на территории 
государства.

1.4. ДИНАМИКА ПОТРЕБЛЕНИЯ ЭНЕРГИИ

За последние 160 лет годовое потребление энергии в мире выросло почти 

в 100 раз с ежегодным приростом около 2 %/год, достигнув 510 ЭДж/год в 
2010 г. (1 ЭДж=1018 Дж). Энерговооруженность человека выросла за это время 
почти в 5 раз: с 0,53 до 2,4 кВт/чел.  В России с 1913 г. по 1991 г. добыча угля 
возросла в 80 раз, добыча нефти – в 270 раз, добыча газа – более чем в 30 тысяч раз. Мировые потребности в электроэнергии возрастали опережающими 
темпами – до 5-7%/год, поскольку электроэнергия легко преобразуется в свет, 
тепло, механическую энергию, и она точно измеряется и контролируется. Некоторые специалисты склонны судить об «уровне цивилизованности страны» 
по душевому потреблению именно электроэнергии, несмотря на большие потери при ее производстве. Крупнейшими в мире странами-производителями
электроэнергии являются США и Китай, вырабатывающие по 20 % от мирового производства, и уступающие им в 4 раза Япония, Россия, Индия. 

В целях обеспечения энергетической безопасности и снижения экономи
ческих рисков важна диверсификация источников энергии для производства 
электричества. «Разнообразие источников энергии – краеугольный камень 
зрелой энергетики». В мире в целом примерно по 15-17 % производства электроэнергии приходится на газ, гидроэнергию и ядерное топливо. Наибольшее 
количество электроэнергии (≈39 %) производится за счет сжигания угля.

1.5. ЭНЕРГЕТИКА, ЭКОЛОГИЯ И КЛИМАТ

Экология в переводе с древнегреческого языка - наука о доме. Дом - это 

наша Земля, вся наша планета. Она для нас - среда обитания, которую мы хотим видеть безопасной. Одновременно с развитием энергетики возросло ее 
влияние на окружающую среду. Возросли площади карьеров и изъятых из 
земледелия и лесоразведения земель, выбросы в атмосферу пыли и токсичных 
газов, твердые отходы, сбросы тепла, электромагнитные поля линий 
электропередач и др. Энергетика ответственна примерно за 55 % загрязнения 
отходами и 70 % теплового загрязнения атмосферы. С выбросами в атмосферу 
двуокиси (диоксида) углерода СО2, окислов серы и азота (и ряда других веществ) при сгорании углеводородного топлива связывают развитие таких 
негативных глобальных экологических явлений как «закисление осадков», 

«парниковый эффект» и «истощение озонового слоя Земли». Так, уровень СО2
в атмосфере планеты в 2010 г. составил 430 ppm (430 молекул углекислого газа 
на 1 млн. молекул кислорода). Если все пойдет без изменений, то к 2035 г. будет 550 ppm. Это приведет к тому, что температура Земли в среднем может 
повыситься на 2°С, а к концу XXI века, с вероятностью 50% — на 5°С. Эти 
изменения
имеют вполне конкретные отрицательные экономические и 

социальные последствия. По некоторым оценкам уже к 2020 г. климатический 
фактор может сократить мировой ВВП на 20%. В 1992 г. в Рио-де-Жанейро 
представителями более чем 150 государств была подписана Рамочная Конвенция ООН по предотвращению катастрофических антропогенных изменений 
климата и устойчивому развитию. На долю АЭС приходится ничтожная доля 
вредных выбросов – около 0,01%.

Энергетика может оказать серьезное влияние на климат. Но и климатиче
ские и географические условия оказывают существенное влияние на развитие 
энергетики и экономики. Около 95% территории России расположены севернее широты, по которой проходит северная граница США (широта Ростова-наДону). Сравнительно приемлемые агроклиматические условия характерны для 
малой части территории страны, где и сосредоточена основная часть населения. В высокоширотных и восточных районах нормальное товарно-рыночное 
производство, как правило, нерентабельно. Причина – возрастание затрат до 
семи раз по сравнению с районами массового проживания людей. Однако 
именно в высокоширотных и восточных районах находится 60–95% 
важнейших ресурсов России – энергоносителей, редких металлов, драгоценных камней, золота, леса. Особенно неблагоприятны здесь условия добычи 
энергоносителей, которые не относятся к продукции с высокой удельной 
стоимостью как золото или драгоценные камни. Кроме того, внутриматериковое, отдаленное на тысячи километров от районов потребления, расположение 
месторождений энергоресурсов обусловливает неизбежность транспортировки 
нефти и газа почти целиком по суше – трубопроводами. На долю северотюменской нефтегазовой провинции пришлось 96% общероссийского объема 
газодобычи и около 70% нефтедобычи. Как только Россия вступила на рыночный путь – сразу дали о себе знать ее географические особенности, ставшие 
одной из главных причин превышения внутрироссийских цен на ряд материалов над мировыми. Выход из этой российской энергоэкономической проблемы 
был начат в 1970-х гг., когда был взят курс на высокие энерготехнологии –
ядерные. Их экономические показатели не зависят ни от климата, ни от места 
использования. АЭС как бы предрасположены именно к уникальным географическим особенностям России. Топливная составляющая электроэнергии 
АЭС в несколько раз меньше, чем на тепловых электростанциях (см. Разделы 3 
и 8).

1.6. ЗАКОНОМЕРНОСТИ ЭКСПОНЕНЦИАЛЬНОГО РОСТА

Основные характеристики мировой системы – численность населения, 

производство продуктов питания, индустриализация, загрязнение окружающей 
среды, потребление природных ресурсов, производство электроэнергии и ВВП 
– возрастали десятилетиями с приблизительно постоянным ежегодным относительным приростом, то есть практически по экспоненциальному закону:

.
)
(
0

kt
e
W
t
W


В «полулогарифмических координатах» (рис. 1.1) экспонента имеет вид 

линейной функции от времени:

lnW(t)=lnW0+kt

Сравнивая эту зависимость с экспериментальными (статистическими) 

данными, легко определить темп k роста W(t) (ВВП, установленной мощности 
АЭС и т.п.). Определим связь темпа экспоненциального роста k с относительным приростом за некоторый период времени Δt (обычно за год):

.1
)
exp(
)
(

)
(
)
(








t
k
t
W

t
W
t
t
W

W
W
(1.1)

Как видно, величина относительного прироста не зависит от текущего 

момента времени t, а только от периода Δt наблюдения за изменением (обычно 
Δt=1 год). Из последнего выражения для типичного случая kΔt<<1 находим 
удобную взаимосвязь:








 





W
W

t

k
1
(1.2)

Как видно, темп k экспоненциального роста ВВП (или числа ядерных 

реакторов и т.п.) численно равен ежегодному относительному приросту ΔW/W.

Рис. 1.1. Графики экспоненциальной зависимости роста ВВП (установленной 

мощности электростанций и т.п.).

Часто в литературе встречается такой параметр, как период удвоения Т2. 

Это такой период времени, за который величина W (например, ВВП или установленная мощность системы АЭС и т.п.)  возрастает в два раза, т.е. 
W(t + Т2) = 2W(t) при любом t. Для экспоненциального роста получаем 
W0·exp(kt+kT2)=2W0·exp(kt), откуда следует exp(kT2)=2 и согласно (1.2)

%
69
;
2
ln
2

2





t

Т

W
W

k
T

(1.3)

Как видно, произведение «ежегодного относительного прироста» (в 

%/год) на «время удвоения» (в годах) составляет величину около 69 %, поскольку ln2 = 0,693. Так, при ежегодном относительном приросте ВВП 
ΔW/W = 1%/год период удвоения ВВП равен Т2 = 69 лет, то есть «страна станет 
богаче вдвое» через почти 70 лет. При ΔW/W = 10%/год получаем Т2 = 6,9 лет. 
Периоду удвоения 10 лет соответствует ежегодный прирост ≈7 %/год.

Экспоненциальный рост опасен тем, что может очень быстро, как бы 

внезапно, генерировать огромные числа. Однако, экспоненциальный рост характерен для условий, когда отсутствуют ограничения на источники роста. В 
условиях ограничения ресурсов для роста чаще говорят о «логистическом росте», при котором экспоненциальный рост постепенно замедляется так, что 
рассматриваемая величина, например, потребление энергии, асимптотически 
стремится к некоторому пределу, или даже уменьшается, если исчерпывается 
ресурс роста (см. ниже п.1.7 и Раздел 2).

1.7. ПРЕДЕЛЫ РОСТА

Под названием «Пределы роста» в 1974 г. опубликован отчет группы 

ученых под руководством Д. Медоуза из Массачусетского технологического 
института США. Отчет выполнен по заказу Римского клуба – международной 

группы крупных бизнесменов, государственных деятелей и ученых. Требовалось исследовать причины и долговременные последствия роста численности 
населения, промышленного капитала, производства продуктов питания, потребления ресурсов и загрязнения окружающей среды. Чтобы проследить за 
этими взаимодействующими элементами экономической системы и спрогнозировать возможные пути их развития в будущем, была создана компьютерная 
модель World 3. Отчет вызвал сенсацию, был переведен на 35 языков мира и 
стал бестселлером. Газеты гласили: «Компьютер заглянул в будущее и содрогнулся». Расчеты показали, что в первой половине ХХI в. объем промышленного производства на душу населения, растущий по экспоненциальному закону, 
превысит вдвое уровень 1990 г., достигнет максимума и начнет резко уменьшаться. Более крупное промышленное производство в большей степени 
загрязняет окружающую среду и потребляет больше ресурсов. Загрязнение 
снижает урожайность сельскохозяйственных культур. Для поддержания 
необходимого уровня производства продуктов питания сельскохозяйственный 
сектор требует дополнительных капиталовложений. Исчерпание ресурсов, загрязнение среды и снижение качества питания приведут к драматическому 
снижению численности населения, начиная с 2050 г., причем так, что через 
несколько десятилетий упадет до уровня «бронзового века». «Идеи пределов, 
устойчивости, достаточности, равенства и эффективности – это не барьеры, не 
препятствия, не угрозы. Они ведут к новому миру. Устойчивость, а не все 
более совершенное оружие или борьба за власть и материальные блага – вот 
последний вызов энергии и творческим способностям рода человеческого» –
таков вывод авторов отчета Римскому клубу. Современная цивилизация 
достигла уровня развития, на котором рост производства фактически во всех 
отраслях хозяйства способен осуществляться только в условиях прогрессирующей экономики без привлечения дополнительных ресурсов и энергии. 
Человечество «может жить в два раза богаче, расходуя лишь половину ресурсов».

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Ведущая роль в развитии всех отраслей народного хозяйства, в росте бла
госостояния людей принадлежит энергетике. Надежность и стабильность 
снабжения энергией лежат в основе национальной безопасности, экономического процветания и глобальной стабильности. Поэтому энергетика и, в особенности ядерная энергетика, находится в фокусе естествознания, экономики и 
политики.

Ядерная энергетика является составной частью топливно-энергетического 

комплекса страны, участвуя в основном в производстве электроэнергии. В 
мире на АЭС вырабатывается около 15% всей электроэнергии. Энергетика является существенным источником формирования национального дохода. Чем 
выше энерговооруженность в стране (потребление энергии на душу населения), тем выше благосостояние (ВВП) и продолжительность жизни граждан. 
За последние 160 лет годовое потребление энергии в мире выросло почти в 100