Прорыв в 2050 год: какой будет атомная энергетика через 10–30 лет

Найдется ли в энергетике будущего место высокотемпературным газовым и термоядерным реакторам? Как повлияет роботизация на ядерные произ­водства? Какими станут сети, по которым электроэнергия от АЭС поступает потребителям? Проектированию будущего посвятили конференцию «Новая атомная энергетика», прошедшую 20–21 октября в Сочи.

Подобные форумы в рамках проектного направления «Прорыв» проводят раз в два года, но в этот раз существенно расширили и тематику, и состав участников. Теорема эффективности бридеров, по сути, уже доказана — ​пора думать, как встраивать промышленные комплексы с такими реакторами в энергосистему страны и мира.

«Нам нужно осмыслить и доработать стратегию развития, чтобы прийти в правительство и детально прописать планы ввода новых мощностей уже не только до 2035 года, но и до 2042‑го или даже 2050‑го, — ​подчеркнул глава «Росатома» Алексей Лихачев, подключившись к конференции по видеосвязи. — ​Также нужно определиться, какие проекты мы будем предлагать нашим зарубежным заказчикам».

Реакторный ассортимент

«Наша стратегия развития предполагает формирование двухкомпонентной ядерной энергетики (совместное функционирование реакторов на тепловых и быстрых нейтронах и замыкание ядерного топливного цикла. — «СР»), — ​сообщил первый заместитель гендиректора «Росатома» по развитию новых продуктов атомной энергетики Александр Локшин, который недавно официально стал руководителем проектного направления «Прорыв». — ​При этом до сих пор нет однозначного ответа на вопрос: двухкомпонентность — ​это конечная цель или переходный период? Все зависит от экономики. Если реакторы на быстрых нейтронах по экономическим параметрам будут сопоставимы с тепловыми, то, может, ВВЭР со временем станут не нужны. Но в любом случае, если мы и перейдем от двухкомпонентности к монокомпонентности, то не раньше конца века».

Научно-исследовательские и опытно-конструкторские работы по быстрому натриевому реактору БН‑1200М и свинцовым БРЕСТ-ОД‑300 и БР‑1200 идут в графике, требования «прорывного» техзадания подтверждаются на этапе разработки, сообщил главный конструктор проектного направления Вадим Лемехов. Идет предпроектная проработка промышленного энергокомплекса — ​два блока с быстрыми реакторами БР‑1200 мощностью по 1250 МВт и пристанционными модулями фабрикации и переработки топлива. Закончено и в ближайшее время будет представлено на научно-техническом совете «Росатома» обоснование инвестиций в сооружение блока с БН‑1200М, планируемого к строительству на Белоярской АЭС, напомнил главный инженер «Прорыва» Андрей Петренко.

Наряду с быстрыми реакторами на конференции обсуждали развитие ВВЭР. В частности, научный руководитель опытно-конструкторского бюро «Гидропресс» Виктор Мохов рассказал, что идет разработка унифицированной петли на 300 МВт — ​из таких можно собирать установки разной мощности. Прорабатывается вопрос вовлечения плутония в топливный цикл водо-водяных реакторов, чтобы и они вносили свой вклад в замыкание.

Также обсуждали реакторы малой мощности для плавучих и наземных энергоблоков, жидкосолевые — ​для дожигания минорных актинидов, высокотемпературные газовые — ​для производства водорода, термоядерные — ​как источники нейтронов для ядерной энергетики. К экономике всех этих установок много вопросов, так что пока их перспективы в новой атомной энергетике туманны.

Чтобы роботам было удобнее

Роботизация атомных производств была одной из ключевых тем конференции. На старте «Прорыва» не предполагалось широкое использование роботов, но в последние годы руководство отрасли ставит перед специалистами проектного направления задачу максимально автоматизировать и работы с ядерным топливом, и эксплуатацию энергоблоков. Причем это касается и опытно-демонстрационного энергокомплекса с БРЕСТ-ОД‑300 в Северске.

Модуль фабрикации топлива там запустят в следующем году, а уже на 2027‑й запланирована его реконструкция, в ходе которой часть операций передадут роботам. «Это прогрессивная логика: на модуле фабрикации-рефабрикации мы будем автоматизировать процессы поэтапно, а производство топлива на промышленном энергокомплексе будем создавать сразу роботизированным», — ​отметил Михаил Скупов, заместитель гендиректора Высокотехнологического научно-исследовательского института неорганических материалов им. Бочвара, руководитель центра ответственности объединенного «прорывного» проекта «Разработка твэлов и ТВС со смешанным нитридным уранплутониевым топливом».

«При проектировании модуля переработки облученного топлива выяснилось, что без роботизации он просто не впишется в отведенную ему площадь, — ​рассказал Андрей Шадрин, заместитель директора частного учреждения «Наука и инновации», директор направления радиохимии. — ​Мы готовили технические проекты оборудования под обслуживание людьми — ​ну что ж, придется кое-что переделать, ничего страшного в этом нет. Представьте газовую плиту. Для человека нужен переключатель одной формы, для робота — ​другой. Саму плиту при этом можно и не менять».

Сети для высоких технологий

Заместитель научного руководителя Научно-­техни­ческого центра «Россетей» Виктор Сытников рассказал о развитии магистральных линий электропередачи. Главный тренд — ​разработка высокотемпературных сверхпроводящих (ВТСП) кабельных линий. Энергия по ним передается практически без потерь. Другие преимущества — ​увеличение удельной мощности передачи, высокая надежность, экологическая чистота и пожарная безопасность. Самая длинная экспериментальная ВТСП-линия, 2,5 км, связывает подстанции Московского и Фрунзенского районов Санкт-Петербурга и позволяет передавать до 50 МВт мощности при среднем напряжении 20 кВ.

Широкому внедрению пока мешает дороговизна: ВТСП работают при температуре не выше 80 К (–193,15 °C), поэтому нужны криогенные станции. Криогенная техника развивается стремительно, объемы производства растут, и есть все основания полагать, что высокая цена — ​временное препятствие на пути сетевых инноваций.

«Наш опыт позволяет перейти к разработке высокоэффективных ВТСП-систем вывода энергии от мощных генерирующих объектов — ​АЭС, ГЭС, ВЭС — и сверхпроводящих систем питания энергоемких потребителей», — ​добавил Виктор Сытников.

«Если коротко подвести итоги конференции, можно сказать, что праздник удался, — ​пошутил Александр Локшин. — ​Задачи, которые еще вчера казались нам фантастическими, уже обсуждаются как актуальные. Те технологии, которые нам потребуются только через 10–15 лет, сегодня глубоко прорабатываются и вызывают серьезные дискуссии».