ПАТЭС на экспорт: зачем «Росатом» строит плавучие энергоблоки

«Росатом» до 2039 года планирует построить 62 реактора АЭС малой мощности (АСММ), примерно 18 из них — для плавучих атомных станций. Плавучие энергоблоки (ПЭБ) нужны для  труднодоступных  регионов, развития удаленных промышленных кластеров и территорий, изолированных от централизованных энергосистем. Почему отечественные ПЭБы и их модификации востребованы не только в России, но и за рубежом — в материале «Страны Росатом». 

Первая плавучая

Единственная в мире и самая северная плавучая атомная теплоэлектростанция (ПАТЭС) «Академик Ломоносов» в Певеке отпраздновала первый юбилей — 5 лет с момента ввода в эксплуатацию. За это время энергоблок с ледокольным реактором КЛТ-40С выработал свыше 900 млн. кВт*ч электричества, почти 300 тыс. Гкал тепла и стал оплотом энергетической стабильности Чукотки.   

«Академик Ломоносов» разрешила минимум две проблемы автономного округа. Во-первых, пришла на помощь бытовой генерации Певека и Билибино: для ПАТЭС это легкая задача, мощности хватит для городской агломерации с населением до 100 тыс. человек. Во-вторых, обеспечила энергией местную промышленность — горнодобывающие компании, расположенные на западе округа, в Чаун-Билибинском энергоузле большого рудно-металлического кластера. С перспективами полной или частичной замены находящейся в процессе вывода из эксплуатации Билибинской АЭС и устаревшей Чаунской ТЭЦ, работающей на угле.

С вводом станции сократились объемы поставок угля, а значит, и экологические риски. В 2023 году  по северному завозу в Певек отгрузили 17,5 тыс. т твердого топлива — вчетверо меньше, чем в 2019 году, до ввода ПАТЭС (тогда план поставок превышал 75 тыс. т угля).

За пять лет ПАТЭС доказала свою экологическую и радиационную безопасность. Ежегодно на станции проводится мониторинг, фиксирующий увеличение популяции водных растений и животных (зоо- и фитопланктона) и снижение природного радиационного фона. 

Кстати, развитие или деградация водных организмов — устойчивый индикатор безопасности станции. С 2020 года видовое разнообразие зоопланктона в акватории близ ПАТЭС не сокращалось. А представленность фитопланктона выросла почти в 7 раз: с 4 таксонов в 2020 году до 27 таксонов в 2023 году.  Кроме того, выработка низкоуглеродной энергии «сэкономила» попадание в атмосферу порядка 390 тыс. т парниковых газов по сравнению с другими видами генерации.

СПРАВКА

ПЭБ «Академик Ломоносов» построен на Балтийском заводе по проекту 20870. Разработчик — ленинградское конструкторское бюро «Айсберг», специализирующийся на создании ледоколов, спецсудов и плавтехбаз. Подключение к энергосети Чукотки состоялось в декабре 2019 года. В июне 2020 года началась подача тепловой энергии в сеть Певека.

ПАТЭС «Академик Ломоносов» имеет два энергоблокас реакторами водо-водяного типа КЛТ-40С электрической и тепловой энергии мощностью 70 МВт и 50 Гкал/ч соответственно. Эти реакторы представляют собой модернизацию ледокольного реактора КЛТ-40. 

Заверните!

Опыт эксплуатации ПАТЭС оказался не просто успешным, а впечатляющим. «Академик Ломоносов» стала «родоначальницей» целого семейства плавэнергоблоков, организацией серийного производства которых в настоящее время занимается машиностроительный дивизион «Росатома» — «Атомэнергомаш».

«Плавучие атомные электростанции не конкурируют с наземными ММР, но расширяют возможности использования и потенциал этой ядерной технологии для достижения наших целей нулевого уровня выбросов», — заявил заместитель генерального директора МАГАТЭ Михаил Чудаков в ходе симпозиума.

ПАТЭС теперь воспринимается как уникальная система, которую можно доставить в любое место, доступное по морю.

«Все оборудование размещается на плавучей платформе (не самоходной). Поэтому ПАТЭС может быть оттранспортирована водным путем практически в любую точку морского побережья, где возникла необходимость энергоснабжения потребителей. При необходимости ПАТЭС может  быть перебазирована в другой район, что невозможно в случае стационарной АСММ», — уточняет доцент кафедры АЭС ИГЭУ Александр Ильченко.

Плавучий энергоблок полностью сооружается на судостроительном заводе и к месту расположения доставляется в готовом виде. Это способствует снижению капитальных затрат, сокращению сроков сооружения и повышению надежности, так как в заводских условиях возможно обеспечить высокое качество изготовления оборудования и его монтажа.

«Упрощается и снятие энергоблока с эксплуатации. Он просто отбуксировывается на специализированное предприятие по его утилизации. Ремонт оборудования также производится в  условиях судостроительного завода. Блок ПАТЭС может находиться в месте его размещения порядка 10-12 лет, после чего его отправляют на ремонт и выгрузку отработанного топлива», — добавляет Ильченко.

Реактор ПАТЭС примерно в 10 раз меньше, чем в обычной АЭС. Плавучие энергоблоки снабжаются ледокольными реакторами, однако на ПЭБ они априори мощнее судовых. В таком реакторе отсутствуют  сложные допсистемы, необходимые для безопасности и стабильности крупных АЭС с высоким давлением теплоносителя (как в ВВЭР). И он хорош тем, что не нужно проводить большое количество обслуживания и ремонта, как на станциях средней и большой мощности.

«Росатом» до 2039 года планирует построить 18 плавучих АЭС с различными модификациями. Часть из них создаются  для работы в Арктике. В первую очередь для энергоснабжения Баимской рудной зоны в рамках договора, заключенного в 2021 году.

Речь идет в том числе о четырех ПЭБах электрической мощностью до 110 МВт. Первые два блока планируют ввести в 2028 году, третий —  в 2029-м, четвертый (резервный) — в 2031-м. Для месторождений разработали модификацию плавучей станции. Корпус – доработанный с проекта  «Академика Ломоносова», а вместо реакторной установки  КЛТ-40С — РИТМ-200C, большей, мощности и с увеличенной топливной кампанией.

«На новых ПАТЭС предусмотрено применение  реакторов нового поколения РИТМ-200. Первые такие реакторы  установлены на ледоколе «Арктика». Реактор РИТМ-200 тепловой и электрической мощностью 175 МВт и 55МВт соответственно имеет 4 парогенератора, расположенные в одном общем корпусе  вместе с активной зоной. Отсутствие сложной внешней системы трубопроводов между активной зоной реактора и парогенераторами обеспечивает значительное повышение надежности и безопасности», — отмечает Ильченко.

Также в модификации будет доработана пассивная система безопасности реактора. В новых версиях она отводит тепло от активной зоны за счет естественной циркуляции  теплоносителя, что особенно важно в условиях аварии с полным обесточиванием энергоблока.

«РИТМ-200 ‒ более совершенный и безопасный реактор, чем предыдущего поколения — КЛТ-40С, лишенный  его «детских» болезней.  Именно  это и послужило причиной того, что на перспективных ПАТЭС предполагается  использовать энергоблоки с РУ РИТМ-200 и его модификациями — РИТМ-200М, РИТМ-200С», — добавляет эксперт.

На экспорт

Компетенции России («Росатома») в строительстве и эксплуатации уникальных плавучих атомных станций привлекают и зарубежных инвесторов. Госкорпорация ориентируется на создание десятков плавучих АЭС для российских и иностранных покупателей, заявил генеральный директор «Росатома» Алексей Лихачев журналистам.

По словам главы госкорпорации, плавэнергоблоки особенно интересны странам с длинной береговой линией. Для внешних инвесторов есть и различные модификации: в арктическом и в тропическом исполнении.

ПАТЭС имеют большой коммерческий потенциал: десятки стран изучают возможность покупки ПАТЭС. А экономические показатели обеспечивают плавэнергоблокам конкурентоспособность в плане тарифов на электроэнергию.

В сущности, ради тарифов, удешевления энергии и был придуман плавучий «формфактор АЭС». Ведь в труднодоступных и отдаленных районах, где отсутствуют связи с энергосистемой и дешевое топливо, а основными источниками энергоснабжения являются мелкие дизельные электростанции, применение ПАТЭС — экономически выгодно. «Технико-экономические расчеты, проведенные разными авторами и опыт эксплуатации первой ПАТЭС это подтверждают», — поясняет Ильченко.

«Росатом» обсуждает с некоторыми странами Африки, включая ЮАР и Нигерию, концепцию строительства ПАТЭС. Так, Россия в апреле 2024 года передала Индии свои предложения в области плавучих АЭС, сообщила пресс-служба «Росатома». 

Сейчас для потенциальных покупателей плавучих энергоблоков (ПЭБ) «Росатом» разработал концепцию под ключ. Заказчики в данном случае равноудалены от сложностей эксплуатации, ввода, вывода и донастройки станции, а также не участвуют в строительстве ПЭБов. Все эти функции берет на себя госкорпорация.

Далее блок транспортируется на место стоянки. Там успешно используется с ограничениями сроков топливной кампании. 

Например, ПЭБ «Академик Ломоносов» имеет увеличенный энергоресурс топлива — до 3-3,5 лет до перегрузки, тогда как перспективные плавучие станции на реакторе РИТМ-200 рассчитаны на двукратное увеличение срока использования топлива — от 7 до 10 лет. 

После этого блок возвращается на российскую верфь для перезагрузки топлива и необходимого обслуживания. А заказчику на это время отправляется резервный ПЭБ, и потребитель продолжает стабильно получать электроэнергию в сохраненном объеме.

Откровенно говоря, у потенциальных заказчиков нет выбора. «Росатом» сегодня — монополист технологий плавэнергоблоков. Причем технологий с пятилетней историей эксплуатации, реализации экологических мониторингов и программ по сохранению биоразнообразия в регионе стоянке ПАТЭС. 

В МАГАТЭ и вовсе уверены, что ближайшие 5-7 лет станут переломными в развитии малой атомной энергетики и определят, кто способен представить лучшие конструкторские решения, а также сформулировать конкурентные коммерческие предложения. 

Ближе всех к российскому лидерству в сфере создания мобильных атомных установок приблизились в Китае: там наиболее успешно продвигается проект ACP100, конструктивно похожий на отечественный РИТМ-200. Аргентина уже больше 10 лет строит мобильный энергоблок с реактором CAREM электрической мощностью 100 МВт, однако местные политические контроверзы отдаляют перспективы ввода реактора, первоначально запланированного на 2023 год. 

В 2023 году США начали строительство интегрального модульного реактора NuScale максимальной электрической мощностью 924 МВт, состоящий из 4, 6 или 12 модулей по 77 МВт. Запуск планируют в 2030 году. 

«Относительно конкурентов «Росатома» в создании ПЭБ за рубежом, можно сказать так: имеются разработки ПЭБ с реакторами, близкими по характеристикам к РИТМ-200 (КНР, Корея. США), но они находятся, как правило, на стадии технического проекта и уступают по своим характеристикам отечественным реакторам РИТМ-200. Итого: конкуренты есть, но мы пока впереди», — подытожил Ильченко.