Компактный источник чистой энергии. Почему за малыми АЭС будущее? 

Глобальные задачи энергетики — увеличить емкость носителей энергии, при этом свести на нет экологический вред, оставаясь в рамках социальной и экономической рентабельности. Атомные станции малой мощности (АСММ) имеют в этом смысле колоссальный потенциал. АСММ, в отличие от крупных АЭС, быстрее строятся и адаптируются к особенностям энергосистем, требуют меньше затрат. 

С реакторов малой мощности начиналась история ядерной энергетики: запущенный 70 лет назад в Обнинске первый в мире ядерный реактор АМ-1 («Атом мирный — 1») имел мощность 5 МВт. На сегодня это сверхмалая величина — мощность крупнейших современных энергообъектов превосходит ее в тысячи раз. 

Проекты маломощных модульных реакторов (ММР, или SMR, small modular reactors) сейчас переживают новый расцвет. По классификации МАГАТЭ к ним относятся реакторы с электрической мощностью до 300 МВт. 

Создание малых реакторов решит вопросы сразу для нескольких отраслей промышленности. Прототипы компактного, но высокоресурсного энергоблока нужны для подводных лодок, ледоколов, исследовательских проектов. 

Еще АСММ — логическое продолжение концепций доступности и безопасности атомной энергии, нашедших отражение в целях устойчивого развития ООН и энергетической стратегии России до 2030 года. 

БЕЗОПАСНОСТЬ И ЭКОЛОГИЯ

Малые АЭС изначально задумывались как ответ на вызовы в области энергетической безопасности. Ведь после аварии на «Фукусиме-1» в 2011 году произошел «глобальный откат» атомных технологий. По всему миру сократились ядерные разработки и объемы их финансирования. 

Проекты крупных энергоносителей подверглись цензуре регуляторов. Дополнительные ограничения были связаны с «самоцензурой» отрасли, возникшей ввиду противоречия между априорной безопасностью зеленой энергетики и рисками техногенных катастроф. 

Итогом работы над ошибками стали те самые малые реакторы и АСММ. Из-за своей компактности и модульности, отсутствия «амбиций крупных АЭС» они имеют меньшую энергонапряженность. А значит, меньшую температуру (при штатном и нештатном останове реактора) и низкий риск аварии. 

Кстати, АСММ могут оперативно снижать и наращивать генерацию, дополняя и буферизируя возобновляемые источники энергии — ветер и солнце. Они нетребовательны к локации установки и не нуждаются в больших объемах пресной воды для охлаждения. 

«Атомная станция малой мощности, как и любая другая АЭС, — это безуглеродный источник энергии. АСММ не нужно сжигать органическое топливо для ее производства. И не формируются выбросы СО₂. При этом АСММ может работать почти круглый год в ровном, базовом режиме. Такая же мощность АСММ позволяет в 3–4 раза больше сократить выбросы СО₂, замещая органическое топливо, чем ветряная и тем более солнечная электростанция», — рассказал заместитель директора ИНЭИ РАН Федор Веселов в интервью «СР».

Крупные энергоблоки требуют больших дополнительных затрат на резервирование и развитие сети высокого напряжения. По словам эксперта, из-за сниженной мощности АСММ легче адаптировать к особенностям местных энергосистем. 

РЕНТАБЕЛЬНОСТЬ

Современная АЭС — это не только энергоблок с реакторной установкой и турбогенератором. Это еще и грандиозная инфраструктура: концентрация цехов и производств, бытовых и административных блоков, систем безопасности и резервирования.

Стандартные станции вмещают на своей территории комплекс по переработке, отдельное хранилище отработавшего топлива или даже опреснительную станцию. Порядка тысячи сотрудников на энергоблок. Производственный комплекс АЭС — это мини-город. 

Таким образом, размещение полноформатной АЭС, как правило, — многосоставная, нетривиальная задача. Строительство станции занимает до 10 лет. А стоимость таких проектов превышает 15 млрд долларов. 

«Строительство АСММ занимает 3–4 года, поскольку их особенностью является модульность производства, высокая заводская готовность производства. Некоторые АСММ с блоками малой мощности могут даже целиком собираться на заводе и транспортироваться к потребителю уже готовыми к работе. Или собираются на месте, как конструктор, из готовых частей. Это заметно сокращает сроки и объемы строительных и монтажных работ», — отмечает Федор Веселов. 

Проект 2–4-блочной АСММ мощностью 200–400 МВт потребует 0,5–1 млрд долларов. Короткие сроки строительства и установки делают проекты малых АЭС более доступными и привлекательными для инвестиций.

АСММ легче адаптировать к росту спроса на электроэнергию, добавляя блоки постепенно, по мере роста спроса на электроэнергию, при этом приближая и саму электростанцию к потребителю (с учетом требований по безопасности). Ведь они не имеют ограничений по размещению. 

Сейчас основные проекты малых АЭС направлены на развитие отдаленных регионов РФ. Однако это не означает, что станцию нельзя построить на густонаселенной территории.  

Оптимизация технических решений по АЭС, по их системам безопасности будет способствовать тому, что малые станции можно будет приближать к центрам потребления. Это позволит рассматривать АСММ как источники не только электроэнергии, но и тепла для отопления и промышленности, то есть говорить об атомных ТЭЦ, АТЭЦ. 

Кроме того, в децентрализованной энергетической среде экономическая эффективность достигается за счет значительного снижения логистических затрат. Ввод одной атомной станции с двумя блоками по 40 МВт может ежегодно высвободить около 100 тыс. тонн дизельного топлива и 220 тыс. тонн угля.

Также они позволят экономить на строительстве и эксплуатации линий электропередач (ЛЭП). Примерная стоимость возведения 1 км ЛЭП-1150 составляет порядка 40 млн руб. Уровень потерь электроэнергии при передаче ее от производства к потребителю в год составляет чуть больше 10%. Причем чем растянутее сеть, тем потери выше. 

РЕАЛИЗАЦИЯ

«Росатом» является крупнейшим в мире оператором атомных станций малой мощности. Проектные и уже реализованные модульные реакторы для инновационных станций подразделяются на две группы: водо-водяные и установки с новым видом топлива. 

К первому типу относятся ледокольные установки КЛТ-40С (до 38 МВт, установлена на ПАТЭС «Академик Ломоносов», г. Певек) и РИТМ-200 (55 МВт, используется на ледоколах типа «Арктика», планируется к размещению в якутской Усть-Куйге).

Ко второму типу — реакторы «Шельф-М» (проект, 10 МВт, топливная кампания — ​8 лет, срок службы — ​60 лет, планируется размещение в золоторудных месторождениях на Чукотке); установки «Витязь», АТГОР — в том числе на автомобильных шасси, существующие пока в виде технического предложения или эскизного концепта; «Елена-АМ» (проект сверхмалой атомной термоэлектрической станции теплоснабжения (АТСТ) от 200 кВт электрической мощности срок службы 40 лет, первая в мире необслуживаемая станция). 

А также СВБР-100, БРЕСТ-ОД-300 — свинцово-висмутовые и свинцовые быстрые реакторы, или реакторы на быстрых нейтронах. В начале 2024 года «Росатом» приступил к монтажу установки четвертого поколения на быстрых нейтронах БРЕСТ-ОД-300. Она позволит реализовать на АЭС замкнутый топливный цикл. Установку уже назвали новой вехой отечественной и мировой энергетики. БРЕСТы проектируют по принципу естественной безопасности. Аварии на таких установках исключены. 

Полигоном для апробации технологий АСММ стала российская Арктика. «Без локальной энергетики развитие территорий в Арктике, имеющих потенциал недропользования, невозможно в принципе. Возрождение удаленных промышленных центров и населенных пунктов безусловно связано с успешностью продвижения дешевых топливно-энергетических ресурсов и дешевых технологий выработки тепла и электричества», — пояснил для «СР» заместитель председателя Общественного совета Арктической зоны Российской Федерации Александр Кугаевский.

Станции планируется разместить на Чукотке и в Красноярском крае на золотых приисках; на острове Большевик в архипелаге Северная Земля; в Якутии на месторождении редкоземельных металлов Агылкинское в Томпонском районе, а также рядом с поселком Багатай в Верхоянском районе.

Здесь не надо создавать громоздкую инфраструктуру и тянуть многокилометровые ЛЭП. Это обособленные энергосистемы, не требующие разветвленных логистических схем по доставке топлива.

«Атомэнергомаш» уже выпустил 10 реакторов РИТМ-200, в работе еще 10, не считая РИТМ-200Н для Якутии. На текущий момент это самый освоенный реактор для АСММ с накопленным опытом эксплуатации на атомном ледокольном флоте более 400 реакторо-лет.

В конце мая 2024 года «Росатом» подписал первый экспортный контракт на строительство малой АЭС в Узбекистане. Станцию мощностью 330 МВт, состоящую из шести реакторов РИТМ-200H, построят в Джизакской области Республики Узбекистан. Будущее АЭС малой мощности — это не только новые источники местной генерации, а курс в сторону бытового применения ядерных технологий. Прорыв, который позволит решить чрезвычайно сложную задачу глобальной энергетики — доступность энергии без вреда для окружающей среды, не исключая при этом экономические и социальные резоны.  

По информации отраслевого портала AtomInfo, сейчас строительством АСММ в мире занимаются три страны — Россия, Китай и Аргентина. Хотя в перспективную гонку за атомными инновациями еще совсем недавно были втянуты по меньше мере Великобритания, Корея, США и Франция. 

И не зря. По оценкам МАГАТЭ, потребность в маломощных реакторах до 2040 года составляет ​от 0,5 до 1 тыс. блоков. В мире сегодня не существует рынка малых АЭС. Но экологическое давление на традиционную энергетику и врожденные недостатки «нетрадиционной» создают перспективную нишу АСММ. 

Сегодня проекты малых атомных станций можно назвать универсальными. И пусть их строительство обусловлено необходимостью замены традиционных источников генерации и освоением удаленных территорий (вечная мерзлота), эти цели напрямую связаны с экономическим развитием труднодоступных регионов. 

Масштабирование и распространение АСММ имеет самые широкие социальные коннотации. Доступная энергия — драйвер для развития бизнеса, привлечения в регионы частных и государственных инвестиций, а следовательно, создания новых рабочих мест и формирования социальной инфраструктуры. 

Например, Север и Дальний Восток, где запланировано строительство малых АЭС, — не только индустриальные центры. Это и огромное число небольших поселков, где проживают коренные жители, занятые традиционными видами трудовой деятельности. Задача обеспечения тепловой и электрической энергией здесь не менее важна. 

«Более того, пространственное размещение таких поселков — это огромные расстояния и сложные схемы доставки топливно-энергетических ресурсов, высокие требования к надежности работы энергоснабжающих предприятий и подбор соответствующей мощности генерирующих станций. В этом отношении крайне интересно продвижение проектов создания АЭС мини-мощности: «Шельф», «Елена-АМ», — подытожил Александр Кугаевский.

#экология #экологическиепрограммы #экологическаяполитика #экологическаябезопасность #экологическиетехнологии