Гонка «четверок»: какие энергосистемы поколения IV имеют коммерческий потенциал

Реакторные системы четвертого поколения кардинально изменят мировую атомную отрасль, уверен руководитель управления инновационного развития «Росэнергоатома», член группы старших советников от промышленности Международного форума «Поколение IV» Константин Корниенко. Мы расспросили его о том, как идет смена поколений и когда перспективные проекты будут реализованы в железе.

— В конце прошлого года сообщалось, что в Китае в коммерческую эксплуатацию введена первая в мире АЭС четвертого поколения «Шидаовань» с высокотемпературными газоохлаждаемыми реакторами (ВТГР). Что представляет собой эта станция?

— В концепции ВТГР задействована активная зона с графитовым замедлителем и прямоточным урановым топливным циклом с использованием гелия в качестве теплоносителя. У реактора этого типа разные назначения. С его помощью можно производить тепло с температурой порядка 600–700 °C, это выше температуры пара на тепловых станциях. Если использовать промежуточные системы парового реформинга, можно за счет дополнительных технологических систем вырабатывать водород.

Введенный в эксплуатацию в Китае на АЭС «Шидаовань» демонстрационный энергоблок состоит из двух высокотемпературных реакторов HTRPM тепловой мощностью 250 МВт каждый, которые приводят в движение одну паровую турбину мощностью 210 МВт. Всего на этой АЭС запланирована эксплуатация восьми реакторов ВТГР и двух водо-водяных реакторов мощностью 1400 МВт. Сейчас, когда говорят о китайском ВТГР, в моем субъективном восприятии это некая реплика тех реакторов, которые были спроектированы и построены раньше в Германии. Их конструкцию мы изучали еще в бытность студентами в 1970-е годы. И еще я для себя отметил, что «Шидаовань» — единственная АЭС, которая не была построена в Китае в запланированные сроки. Тем не менее это большое достижение.

— А в России идут работы в данном направлении?

— Работы по ВТГР организованы научным консультантом гендиректора «Росэнергоатома» академиком Николаем Николаевичем Пономаревым-Степным. Основные теоретические вопросы были решены в Курчатовском институте. В 1990-е в ОКБМ им. Африкантова совместно с Министерством энергетики США работали над созданием опытной петли высокотемпературного реактора. Наши специалисты показали, что могут изготавливать достаточно плотные контуры, из которых не уходит гелий. Но действующего исследовательского реактора и прототипа у нас еще нет. Сейчас в концерне реализуется достаточно большая программа НИОКР в этом направлении, и в ближайшие месяцы технический проект реакторной установки будет рассматриваться на научно-техническом совете «Росатома». В наибольшей степени проработки у нас находятся быстрые натриевые (БН-1200М) и свинцовые реакторы (БРЕСТ-ОД-300).

— Какие конструкции ядерных реакторов в настоящее время исследуются на предмет коммерческого применения?

— Их шесть. Помимо трех вышеперечисленных (высокотемпературный газоохлаждаемый, быстрый с натриевым теплоносителем и быстрый со свинцовым теплоносителем), это быстрый с газовым теплоносителем, на расплавленных солях (жидкосолевой) и сверхкритический водоохлаждаемый.

— Можно ли утверждать, что все шесть типов реакторов рано или поздно будут реализованы не только на бумаге, но и в железе, на площадках будущих АЭС?

— В составе Международного форума «Поколение IV» есть экспертные группы, которые работают по каждому типу реакторов, есть группа старших советников от промышленности, которая получает информацию о ходе всех этих работ и дает рекомендации. В эту группу от «Росатома» входят два человека: гендиректор ВНИИНМ (Высокотехнологический научно-исследовательский институт неорганических материалов им. Бочвара. — «СР») Леонид Карпюк и ваш покорный слуга. Ученые генерируют идеи, а мы, промышленники, слишком фантастические варианты реакторных систем все же пытаемся отсеивать.

Эффективность определяется ценой на электроэнергию. Следует иметь в виду, что ни по одному из направлений НИОКР еще не завершены. Отдельные разработки есть, и некоторые зарубежные компании утверждают, что у них есть готовые решения. Но когда эти решения берут и смотрят цену за электроэнергию, потребителя, который был бы готов покупать реакторы по этой цене, не находится. Это, кстати, одна из причин, почему во Франции не пускается энергоблок EPR поколения III+, сооружение которого началось еще в 2007 году на АЭС «Фламанвиль». За время сооружения блока его стоимость выросла в несколько раз.

Переход на четвертое поколение будет совершаться не одно десятилетие, поэтому строить прогнозы, какие типы реакторов будут больше востребованы, какие меньше, а какие не востребованы вовсе, дело неблагодарное. Все определяет рынок. Когда некоторое время назад американцев спрашивали, какие новости у них в атомной энергетике, они отвечали: у нас дешевый газ. То есть у них просто не развивалась атомная энергетика. У нас она развивалась. Цена на электроэнергию АЭС была ниже, чем от газовых станций, поэтому имелась возможность продавать природный газ за рубеж или направлять его для нужд населения.

— А что сейчас?

— Сейчас электроэнергия продается на пять лет вперед, то есть мы имеем практически гарантированный сбыт. Реакторы четвертого поколения, такие как БН-200М, будут полностью безопасными, с замкнутым ядерным топливным циклом существенно уменьшится количество радиоактивных отходов. За счет того, что у этих реакторов будет меньше систем безопасности, они станут менее металлоемкими. Дальнейшая оптимизация характеристик приведет к тому, что цена на электроэнергию также существенно снизится. А вот еще над чем надо поработать: натрий горюч, и требуются соответствующие решения по противопожарным системам безопасности.

Ситуацию нужно смотреть в динамике. Скажем, сегодня мы ведем не очень большие работы по сверхкритическим реакторам, потому что понимаем, что на эту технологию реально выйти не раньше 2050 года из-за нынешней дороговизны высокотемпературных материалов. Если тренд по этим материалам изменится, мы получим блоки с супервысоким КПД (существенно выше, чем у блоков ВВЭР), и эти реакторы тоже можно будет коммерчески использовать.

МЕЖДУНАРОДНЫЙ ФОРУМ «ПОКОЛЕНИЕ IV»

В 2000 году практически одновременно были организованы два крупных международных проекта в области атомной энергетики: инициированный Россией ИНПРО в МАГАТЭ (по инновационным реакторам и топливным циклам) и форум «Поколение IV» (Generation IV International Forum, GIF), начатый в США. Это взаимодополняющие направления: ИНПРО исследует перспективы устойчивого развития, GIF — развитие ядерно-энергетических технологий следующего поколения.