Что такое модульные атомные реакторы и какие перспективы у Казахстана в этой сфере

18 июля 2024, 15:14

Надежда Занина Написать автору

О плюсах и минусах малых реакторов в сравнении с традиционными АЭС.

В 2023 году президент Касым-Жомарт Токаев сказал, что Казахстан рассматривает возможность строительства малых модульных реакторов. Но больше официальной информации ни от руководства страны, ни от профильного ведомства по столь актуальному вопросу не прозвучало.

В то же время проблемы ядерной энергетики в республике стоят как никогда остро. Впереди референдум, на котором казахстанцы будут решать, строить АЭС в стране или нет.

Зачем Казахстану малые модульные реакторы? Могут ли они стать альтернативой атомной электростанции? Кто владеет этой технологией и почему развитые страны стремятся её усовершенствовать? На эти и многие другие вопросы искала ответы корреспондент Informburo.kz вместе со специалистами из сферы энергетики, госуправления и международных отношений.

Не города, а машины

Традиционная атомная электростанция – масштабное стационарное сооружение с несколькими реакторами. Строительство такой инфраструктуры требует огромных вложений: денег, времени и, что немаловажно, подходящей локации.

Размер традиционных ядерных реакторов является серьёзным ограничивающим фактором, поэтому учёные поставили перед собой новую цель – создать реактор меньшего размера, который можно построить быстрее, безопаснее и дешевле. Технология получила название Small modular reactors (малые модульные реакторы. – Ред.)

"ММР – это реакторы электрической мощностью до 300 МВт. Основная идея малой атомной генерации – создать реакторы, которые можно не строить в чистом поле, как города, а выпускать на заводах, как машины. Такой модуль в идеале можно привезти и поставить в нужном месте за довольно короткий срок. А если понадобится увеличить мощность, то присоединить к действующему реактору дополнительный", – объяснил глава департамента ядерной безопасности Института ядерной физики Мурат Тулегенов.

Первые блоки ММР уже эксплуатируют в России и Китае – это плавучая станция "Академик Ломоносов", которая обеспечивает энергией город Певек на Дальнем Востоке, и малая 210-мегаваттная АЭС с двумя высокотемпературными реакторами HTR-PM, которая расположена в провинции Шаньдун. Но пока стоимость этих проектов слишком велика, чтобы конкурировать с традиционными АЭС на мировом рынке.

Единственная в мире плавучая атомная теплоэлектростанция "Академик Ломоносов" / Фото TACC

Коммерческая реализация

Исторически развитие атомной энергетики шло в сторону увеличения мощности реакторов. Это позволяло снижать расходы на строительство и эксплуатацию АЭС. Со временем стало ясно: энергия нужна всем, но не все энергосистемы могут "переварить" мощные реакторы.

Так образовалась большая рыночная ниша для установок малой и средней мощности, рассказал гендиректор АО "Казахстанские атомные электрические станции" Тимур Жантикин.

"Созданием коммерчески успешных малых реакторов занимаются Канада, Южная Корея, Китай, Франция и Аргентина. В Канаде на площадке Дарлингтон запущен проект АЭС на базе ММР BWRX-300 совместного американо-японского предприятия General Electric Hitachi. А российские предприятия предлагают несколько вариантов ММР, разработанных на базе флотских технологий. Но наиболее активно разработка идёт в США – американская компания NuScale уже получила первую лицензию на конструкцию ММР", – пояснил Жантикин.

Макет модуля ММР от американской компании NuScale в разрезе / Фото 3Nnews.ru

В посольстве США в РК подтвердили, что несколько частных компаний разрабатывают модульные реакторы, и технология находится на ранней стадии внедрения. В июне 2024 года Министерство энергетики США объявило о намерении выделить 900 млн долларов на поддержку внедрения ММР. В США разработки поддерживают на государственном уровне, поскольку стремятся к повышению эффективности и безопасности использования атомной энергетики в гражданских целях.

Особенности конструкции

Чтобы понять, почему мир так активно стремится к созданию коммерчески успешного ММР, нужно рассмотреть особенности и преимущества конструкции.

№1. Надёжность

Традиционные АЭС собирают на месте эксплуатации из узлов и блоков, которые изготовили разные производители. Это усложняет логистику, влияя на стоимость и сроки строительства.

Малый модульный реактор изготавливается на одном заводе, что гарантирует качество работ и усиливает ответственность производителя.

№2. Безопасность

Модульные реакторы имеют цельную конструкцию. Основная активная зона реактора, парогенератор и компенсатор давления встроены в герметичный корпус. Это позволяет снизить вероятность аварии, поскольку утечку радиации можно легко локализовать. Эта функция резко повышает безопасность за счёт снижения вероятности возникновения неконтролируемой аварии.

Кроме того, конструкция позволяет полагаться на пассивные системы безопасной остановки реактора – без вмешательства человека или внешней энергии. То есть реактор может работать автономно при минимальном участии человека.

№3. Скорость

Строительство традиционной АЭС занимает пять-шесть лет. В казахстанских реалиях ещё пять лет уходит на подготовку документации, получение лицензий и разрешений. То есть с момента принятия решения о строительстве до запуска АЭС пройдёт как минимум 10 лет.

По приблизительным оценкам, создание станции на базе ММР занимает всего шесть-восемь лет в зависимости от скорости принятия решений.

№4. Компактность

ММР можно размещать в местах, не подходящих для размещения более крупных электростанций. Для модульного реактора необходима площадь около 6 га, в то время как крупные АЭС размещаются на территории до 1600 га.

Технология идеально подходит для сельской местности с ограниченной энергетической инфраструктурой, поскольку может работать автономно, обеспечивая низкоуглеродную электроэнергию для промышленности.

№5. Цена вопроса

Для строительства малого реактора не требуется одномоментное привлечение большого финансирования. Вместо того, чтобы вкладывать огромные средства в строительство одной АЭС, страна может установить модульные станции в тех местах, где есть энергодефицит, и наращивать их мощность исходя из потребностей региона.

Энергия, выделяемая "большой" АЭС, стоит дешевле, но строительство традиционной станции обходится дороже. В настоящее время разработчики пытаются уравновесить расходы, чтобы сделать ММР коммерчески успешным.

Разумеется, у технологии малых модульных реакторов есть не только преимущества.

Новое – значит, неизведанное

Главный недостаток любой инновации – отсутствие опыта эксплуатации. До 2020 года в мире не было ни одной действующей электростанции на базе малых модульных реакторов. Тогда как история эксплуатации традиционных установок насчитывает более 60 лет.

Верхняя часть российского кипящего водо-водяного реактора АСТ-500, разработанного в 1970-х. В СССР начали строительство двух станций на базе АСТ-500, но так и не ввели их в эксплуатацию из-за проблем с финансированием / Фото bigenc.ru

"За 60 лет эксплуатации конструкции реакторов значительно усовершенствовали. Сегодня самым безопасным реактором считается двухконтурный водо-водяной. В мире эксплуатируется более 400 промышленных реакторов, больше половины из них водо-водяные. За это время на ВВР не произошло ни одной аварии", – заявил глава департамента ядерной безопасности ИЯФ Мурат Тулегенов.

Нововоронежская АЭС. Первая в России станция с реакторами типа ВВЭР, которая и сегодня является главным источником электрической энергии Воронежской области / Фото Atomic-energy.ru

Гендиректор "Казахстанских атомных электростанций" добавил, что экономическая составляющая проектов малых модульных реакторов требует дополнительной проработки. Ведь формально удельная стоимость производимой энергии выше. И прежде чем приступить к внедрению технологии, нужно произвести детальные расчёты с учётом опыта эксплуатации, которого пока недостаточно.

По данным американского издания Bloomberg, муниципальные энергосистемы штата Юта отменили сделку по строительству первого в США модульного реактора от компании NuScale из-за резкого увеличения стоимости. Изначально цена электроэнергии, вырабатываемой ММР, составляла 58 долларов за мегаватт-час, но со временем возросла на 52%. Разработчики пояснили, что стоимость проекта увеличили растущие процентные ставки и инфляция.

При этом компания NuScale не отказалась от идеи и планирует реализовать проект в Европе.

Казахстан рассматривает варианты

Как сообщили в Министерстве энергетики РК, малые модульные реакторы рассматривали при выборе технологии для строительства первой в стране АЭС. Но в итоге решение приняли в пользу более изученной конструкции – водо-водяного реактора. Считается, что вероятность наступления аварии на станции с таким реактором составляет 10^-7 события в год – это одно событие на 10 миллионов лет эксплуатации.

При этом технологии ММР по-прежнему остаются перспективным направлением для Казахстана. К концу 2024 года в алматинском Институте ядерной физики появится первый в стране симулятор ММР.

"Казахстан рассматривал вариант строительства ММР двух видов – от американской компании Nuscale Power (реактор Nuscale, 77 МВт) и от американо-японской General Electric Hitachi (реактор BWRX-300, 300 МВт). Сейчас министерство занимается углубленным изучением перспектив и рассматривает технологию как направление для последующего развития атомной энергетики. ММР могут стать альтернативой выбывающим источникам угольной генерации и использоваться в централизованном теплоснабжении районного масштаба", – сообщили в профильном ведомстве.

В посольстве США добавили, что с 2022 года Казахстан является активным партнёром американской программы FIRST, цель которой – создание базовой инфраструктуры для ответственного использования ММР.

США управляют атомными электростанциями с 1958 года. Атомная энергия обеспечивала 19–20% общего годового производства электроэнергии в США с 1990 по 2021 год. В последние годы выработка энергии увеличилась, несмотря на сокращение количества действующих реакторов. Опыт США подчеркивает значительные экологические преимущества ядерной энергетики как низкоуглеродного источника энергии, который помогает сократить выбросы парниковых газов и бороться с изменением климата.

Местные сообщества, живущие рядом с АЭС, являются сторонниками атомной энергетики благодаря высокооплачиваемым рабочим местам и экономическим выгодам. Передовые ядерные технологии, обеспечивающие повышенную безопасность и гибкость, делают будущее использование ядерной энергии ещё более многообещающим.

"Мы согласны с правительством Казахстана в том, что технологии ММР могут сыграть важную роль в будущем энергетическом балансе Казахстана, учитывая обширную географию и промышленную базу страны. Эти обсуждения, вероятно, станут частью двусторонних энергетических консультаций, в которых основное внимание будет уделено потребностям страны. Сейчас несколько частных компаний разрабатывают ММР в Соединённых Штатах, но нам неизвестно, чтобы какая-либо из них активно стремилась построить ММР в Казахстане", – заявил пресс-атташе посольства США в Казахстане Кристофер Соренсен.

Единственной страной, в которой успешно работает модульный реактор на основе флотских технологий, остаётся Россия. Но в Министерстве энергетики уточнили, что никаких переговоров касательно строительства ММР с Россией не ведут.

Энергокризис на пороге

Осенью 2024 года казахстанцам предстоит решить, будет ли страна использовать атомную энергию для роста национальной экономики. Министр энергетики Алмасадам Саткалиев предупредил, что речь не идёт о строительстве одной АЭС, для удовлетворения растущего спроса на энергию стране понадобится как минимум три станции.

Даже если большинство казахстанцев проголосуют за, на строительство объектов уйдут десятилетия. А энергии не хватает уже сегодня. Именно поэтому энергетики не рассматривают АЭС в качестве спасательного круга. Чтобы преодолеть энергодефицит, нужно искать другие способы.

"Развитие атомной энергетики – задача долгосрочная, решение которой обеспечит энергетическую безопасность страны как минимум на сто лет. А вопрос энергетического кризиса надо решать уже сейчас. Нужно принимать быстрые меры для купирования энергодефицита, который мы, кстати, прогнозировали ещё в начале работы над проектом АЭС. Я считаю, нам необходимо строительство парогазовых и газотурбинных установок, а также модернизация и строительство ТЭЦ", – высказался Тимур Жантикин.

По мнению энергетика, возобновляемые источники энергии (ветрогенераторы, солнечные батареи) не могут заменить базовую генерацию, поскольку не удовлетворяют нужды систем теплоснабжения. При этом ВИЭ могут занимать определённую нишу в энергетической системе, но только с учётом всех экономических рисков.

Читайте также:

Популярное в нашем Telegram-канале