(На фото - Билибинская АЭС, фото с сайта "Росэнергоатом").

Арктические территории России обладают значительными запасами топливных ресурсов, но их распределение, разведанность и освоенность крайне неравномерны. Поэтому в рамках северного завоза ежегодно поставляется до 6–8 млн т горюче-смазочных материалов и до 20–25 млн т угля. Доля транспортной составляющей в стоимости топлива достигает 70%. Стоимость угля доходит до 8 тыс. руб./т, дизельного топлива – до 80 тыс. руб./т и существенно превосходит цену внутреннего и мирового рынка. Сроки доставки в отдельные пункты (в частности, по Якутии) достигают 1,5 – 2,5 лет.

«Районы Крайнего Севера Республики Якутия обслуживают локальные дизель-электростанции (161), потребляя 118 тыс. тонн дизельного топлива в год. Наряду с котельными (365) они обеспечивают электроэнергией 175 поселений (около 150 тыс. человек). Дизельные станции имеют критический износ, а доставляемое топливо по сложной многозвенной цепочке формирует больший процент (65 %) затрат на локальную энергетику, играя определяющую роль в формировании высокой себестоимости электрической энергии на ДЭС. На таких территориях тариф на электроэнергию для изолированных потребителей достигает катастрофически высоких показателей – 600-2000 руб./кВт·ч при низкой платежеспособности этих же потребителей» .

Малые АЭС (атомные станции малой мощности, АСММ) являются относительно дорогими энергоисточниками, но при такой ценовой ситуации конкурентоспособной окажется малая АС практически любого типа, подходящей мощности. Задача использования АСММ заключается в надёжном автономном энергообеспечении таких районов, создании достойного качества жизни северян. Чем суровее климат и чем удалённее регион, тем выше должны быть требования к комфортности жилья. «Социалка» должна быть на первом месте; но не только для этого нужны АСММ на Северах – класс решаемых ими задач очень широк: устранение энерго-кризисных явлений в удалённых точках и «быстрое энергетическое реагирование» (мобильные АС); возрождение и развитие промышленности и с\х, обустройство портов СМП и обновление их инфраструктуры; участие в повышении эффективности нефте-газодобычи, замещение сжигаемых на собственные нужды УВС для экспорта; получение местного искусственного моторного топлива для малой авиации и транспорта удалённых регионов (медицинская авиация, малотоннажные морские суда, местный транспорт) путём производства водорода, метанола, диметилового эфира (ДМЭ); энергоснабжение рудников и ГОКов; обеспечение энергией навигации кросс-полярных авиарейсов; стратегическая – обеспечение информационных потоков (связи, дистанционного образования, теле-медицины и проч.).

В рамках государственной энергопрограммы, с 2007 года в России ведётся реализация головного (пилотного) проекта плавучей атомной теплоэлектростанции (ПАТЭС) малой мощности на базе плавучего энергоблока с двумя реакторными установками КЛТ-40С (электрической мощностью по 35 МВт), аналогичными тем, что используются на атомных ледоколах и подводных лодках. Станцию планируется разместить в г. Певек Чукотского автономного округа; реализация этого проекта позволит обеспечить надёжное и экономически эффективное энергоснабжение потребителей Чаун-Билибинского промышленно-экономического района, где сейчас действует первая в мире АС за Полярным кругом – Билибинская. На БиАЭС в 1974-1976 гг. были введены в эксплуатацию 4 энергоблока с канальными водографитовыми реакторами ЭГП-6, но этот реальный действующий по сей день объект малой атомной энергетики в ближайшие годы будет выводиться из эксплуатации по исчерпании проектного срока службы. При общей установленной электрической мощности энергоблоков 48 МВт отпуск тепла составляет 78 МВт и может быть максимально увеличен до 116 МВт при снижении электрической мощности до 40 МВт.

Её называли и «жемчужиной Заполярья», и «Чукотским оазисом», потому что энергия Билибинской АЭС позволила поднять качество жизни в этом суровом краю на небывалый уровень. Помимо комфорта с бесперебойным отоплением и освещением на базе сбросного тепла станции работает тепличный комбинат, производящий зелень, огурцы и помидоры, другие овощи, дыни и арбузы, цветы. В краю с почти двухмесячной полярной ночью это достоинство трудно переоценить.

С помощью её энергии было добыто более 200 т золота. Но сейчас на месторождении «Купол» добычей золота занимаются канадцы; им нет резона покупать электроэнергию БиАЭС и «кормить» нашу энергетику, поэтому они сами завозят туда дизтопливо самолётами.

Проекты АСММ, разрабатываемые как в РФ, так и в мире, охватывают широкий диапазон различных типов реакторов: это реакторы с водой под давлением, с натриевым, газовым, жидкосолевым, тяжелометаллическим теплоносителем; на быстрых и тепловых нейтронах; с различными видами топлива; в плавучем, наземном, подводном и подземном исполнениях. Следует подчеркнуть, что отечественный «парк» проектов и предложений отличается наибольшим разнообразием. Они имеют различный уровень проработанности - от эскизных проектов и технико-коммерческих предложений до готовых для серийного выпуска. Перспективные же проекты АСММ учитывают в большей степени потребительский спрос по мощности и удобство эксплуатации и ориентированы на использование в качестве “ядерных батареек”, которые поставляются в полной заводской готовности и работают без замены топлива весь срок службы.

АСММ хороши тем, что могут работать автономно как вне энергосетей, так и в их составе. Современные разработки имеют период автономности от 10 до 60 лет. При этом уровень мощности энергоустановки может быть выбран практически любой в интервале от 1 до 300 МВт э.

В таблице представлены наиболее проработанные российские проекты реакторов для АСММ.

О заблуждениях относительно дороговизны АСММ по сравнению с большими мощностями и другими видами энергогенерации говорилось в первой части , но напомним ещё раз: за более высокую безопасность, удобство автономности и надёжность энергообеспечения надо платить. Да, в энергосистемах центральных регионов страны АСММ с их ценой электричества до 20-30 руб/кВт∙ч неконкурентоспособны, но вспомним про регионы с 600 – 2 000 руб. за кВт∙ч!..

Весомым преимуществом АСММ являются значительно меньшие абсолютные затраты на реализацию проекта, чем у больших АЭС, а также кардинальное снижение практически всех рисков, в том числе и для инвесторов. Они могут обеспечивать бесперебойное и необслуживаемое производство электроэнергии в течение 30-40 лет, что позволяет использовать их в функции легко просчитываемого и гарантированного залога при долгосрочных кредитах и инвестициях.

Напомним, что АСММ – дорогой объект, и не всегда для его окупаемости будет достаточно продавать его тепло и электричество. Точную стоимость проекта АСММ назвать невозможно, поскольку неизвестны ценовые характеристики в неопределённом периоде будущего, однако можно сделать оценки, базирующиеся на существующих проектах. Так, если принять что стоимость 1 кВт установленной мощности малой АС будет в 1,5-2 раза выше, чем блока большой мощности (а на сегодня это 5-7 тыс. долл.), то суммарные инвестиции в проект АСММ с электрической мощностью 10 МВт составят 75-140 млн. долл. При серийном строительстве малых блоков срок ввода в действие не должен превышать 2-3 лет. (Существующий на сегодня опыт сооружения плавучей АТЭС «Академик Ломоносов» никак нельзя считать ни типовым, ни тем более серийным. Это уникальный первый, головной образец, на котором отрабатываются не только технические приёмы (по которым имеются большие заделы и опыт), но и организационно-экономические схемы, которые для таких объектов в условиях рыночной экономики являются абсолютно новыми и неизведанными. Этим и обусловлен неприемлемо длительный срок строительства и соответственно возрастающие суммарные затраты.)

Однако для повышения экономической эффективности автономных АСММ есть способ «кластеризации»: АСММ могут стать основой для энерготехнологических комплексов (кластеров) по производству на местах важной или высокоценной продукции с высокой добавленной стоимостью – например, производства водорода и на его основе переработки неконвенционных углеводородов (угля, тяжёлых нефтей, биомассы) для производства на месте синтетических моторных топлив; пищевых и сельскохозяйственных продуктов; добычи и обогащения руд цветных металлов, бытового и промышленного тепла, опреснения морской воды с безотходной переработкой рассолов, мореферм и ещё многих других. Оценки такого подхода показывают, что достигается синергетический эффект подобных когенерационных производств, который составляет порядка 3-3,5: 1, т.е. по сравнению с доходностью от производства и продажи только электроэнергии.

В пределах материковой части Арктики располагаются уникальные запасы и прогнозные ресурсы медно-никелевых руд, олова, платиноидов, агрохимических руд, редких металлов и редкоземельных элементов, крупные - золота, алмазов, вольфрама, ртути, чёрных металлов, оптического сырья и поделочных камней – горно-обогатительные предприятия по их освоению требуют энергии. ГОКи в районах Крайнего Севера, удалённые на сотни километров от линий электропепредач и дорог, – это относительно крупные изолированные потребители энергии (до 10 МВт) . При обеспечении их стабильного энергоснабжения возможно внедрение эффективных технологий, типа термического дробления породы для извлечения золота и др. ценных металлов с одновременной организацией обогащения руд и металлургических процессов, круглогодичная эксплуатация сезонных рудников.

Наши северные моря обладают огромнейшим потенциалом биопродуктивности. Для интенсификации искусственного разведения морепродуктов нужно лишь немного дополнительного тепла, света и производство кормов. Фермы морепродуктов, организованные на побережье Баренцева, Карского, Восточно-Сибирского морей могут давать белково-минеральные продукты: мясо крабов (акклиматизация камчатского краба в Баренцевом море проведена с 50-х годов ), моллюсков, водоросли и т.п. Широкая ниша для АСММ в этой отрасли – кормопроизводство и пищевое перерабатывающее предприятие с холодильниками и проч., производящее консервы и полуфабрикаты.

Считается, что затраты труда и энергии в искусственное рыбоводство незначительны по сравнению с промышленным рыболовством. Инвестиции в «засевание» малой территории и в заготовительное оборудование малы, в то время как вклад в продовольствие значителен и стабилен. Так, по оценкам, при затратах энергии около 12 тыс. кВт ч можно получить выход ~20 т рыбы в год.

В таком случае экономика такого изолированного района – автономного энерготехнологического комплекса (техноэкополиса) – должна оцениваться не раздельно (электроэнергия – тепло – полезная продукция), а именно совместно; такая когенерация уникальной продукции в рамках единого проекта существенно изменит экономические показатели в сторону улучшения. Но подчеркнём, что данное производство в данном месте не могло бы быть осуществлено иначе, как при помощи ядерно-энергетических установок, в силу сложностей иного способа энергообеспечения.

При рассмотрении вопроса применения АСММ для регионов Крайнего Севера и Дальнего Востока России нами было проанализировано более 250 пунктов. Предполагается построить мини-серию ПАТЭС для энергоснабжения северных районов Якутии в целях освоения и разработки минерально-сырьевых ресурсов, социально-экономического развития этих районов.

Ещё необходимо заметить по поводу расхожих заблуждений об альтернативности (или безальтернативности) вариантов размещения АЭС - «подземная/наземная/или/плавучая» и т. п. Бытует косная система взглядов, что «плавучка» – это только КЛТ-40 (для знатоков ещё АБВ-6 и ВБЭР-300), хотя на плаву может «ходить» подавляющее большинство известных типов реакторов с подходящими для плавсредства массо-габаритами-мощностью (может быть, за исключением тех, что с естественной циркуляцией теплоносителя: будут трудности с обоснованием эксплуатационной надёжности при кренах-дифферентах); а под землёй так и вообще может быть размещён абсолютно любой тип и размер реакторов, всё будет зависеть от стоимости, которую за это готовы заплатить с учётом «поимки обоих зайцев»: близлежащее пространство получает хорошую защиту от любых инцидентов на АЭС, а сама подземная АЭС получает надёжную защиту от любых внешних воздействий (ураган, падающий самолёт и даже ракетно-ядерный удар).

Выбор есть и для контуров преобразования тепла в электричество: традиционные паровые турбины (ПТУ) с прудом-охладителем или с сухими градирнями, газотурбинные установки (ГТУ) – замкнутого или открытого типа (на воздухе), прямое преобразование тепла в электричество, нетрадиционные – двигатели Стирлинга, усложнённые карнотизированные циклы ПТУ и ГТУ... Пока все проекты существуют «на бумаге», перекомпоновка оборудования – чисто инженерная задача (но с учётом граничных условий «разумности», т.е. технической реализуемости и целесообразности). В любом случае выбор варианта энергоснабжения изолированного потребителя – это сложный процесс оптимизации между видами генерации и прогнозными ценами на топливо и планами развития региона.

Но одна станция, как и ласточка, погоды не сделает. По приблизительной оценке для зоны децентрализованного энергоснабжения, а это почти 2/3 территории нашей страны с почти 10-миллионным населением, необходимо порядка 20 ГВт суммарных установленных мощностей малых АС. Что при средней мощности блока 10 МВт означает, ни много ни мало, 2 000 блоков и будет называться «Системой АС малой мощности».

Мы не говорим, что это «планы»; это просто «надо» – и всей стране – для целостности и связности территории, чтобы не быть «лоскутным одеялом», и тем северянам, кто каждый день проживают как героический подвиг.

Модный в наше время вопрос про терроризм в связи с уязвимостью малых АС в удалённых точках (как Тикси, Диксон, Чокурдах, Юрюнг-Хая) можно осветить следующим образом: во-первых, туда надо добраться. Во-вторых, с «опасным грузом», в-третьих, это «небольшая деревня», все всех знают; и самое существенное – ведь зачинщикам терактов нужен громкий PR-эффект, а в случае «успеха такого предприятия» подвергнутся облучению, и не факт что избыточно-опасному, разве что несколько человек из персонала; к тому же информация до СМИ дойдёт не скоро и без ярких онлайн репортажей. На наш взгляд, такие объекты для терроризма малопривлекательны: напрямую работает эффект «защиты расстояниями».

И не только на Северах энергетика сейчас ассоциируется с решением экологических, экономических и социальных проблем. В современном мире энергетика стала уже не столько технической системой, сколько социальной подсистемой, учитывая, что на неё завязаны как функционирование связи, промышленного, транспортного и коммунально-бытового секторов, так и связанные с ними «социальная безопасность» и экологическое благополучие (в наибольшей степени – для крупных городов). А арктическая зона страны потому и испытывает трудности с энергообеспечением, что работает естественная, природная положительная обратная связь: суровые природно-климатические условия требуют повышенного удельного энергопотребления, но они же и препятствуют адекватному энергообеспечению, будь то средствами (ВИЭ), так и средствами традиционной органической энергетики (включая, в первую очередь, трудности доставки энергоносителей).

Таким образом, АСММ в состоянии выступить ключевым фактором пространственного развития России. И наоборот: можно утверждать, что без проектирования и реализации федеральной сети АЭС малой и средней мощности в России будет происходить усиление неравномерности регионального развития и ускорение деградации большинства удалённых регионов России.

Поэтому не следует разделять категорично энергетику, безопасность, экономическое развитие, экологическое и социальное благополучие Арктических регионов, т.к. это звенья единой цепи. Будет энергообеспечение – будет повод говорить об экологии, будет основа для выполнения социальных программ, будут транспорт и связь, будет сохранено единое экономическое пространство северных регионов.

Целостная Система Малой атомной энергетики – в первую очередь для Северов – это и амбициозный национальный геостратегический проект, и поле для прорывных технологических процессов, в том числе и в смежных отраслях, и активное присутствие России в Арктической зоне для сохранения территориальной целостности страны, а также геоэкономический экспортный потенциал для завоевания международных рынков энергопроизводства и опреснения морской воды. Эта задача вполне соответствует уровню Национального Проекта.

1. Киушкина В.Р. Оптимизация локальной энергетики децентрализованных территорий северных регионов через укрепление позиций энергетической безопасности (на примере Республики Саха (Якутия)) // Интернет-журнал «НАУКОВЕДЕНИЕ» Том 9, №6 (2017) https://naukovedenie.ru/PDF/113TVN617.pdf

2. Иванова И.Ю., Тугузова Т.Ф., Попов С.П., Петров Н.А. Малая энергетика Севера: Проблемы и пути развития.- Новосибирск: Наука, 2002.-188 с.

Все больше стран возлагают большие надежды на малые атомные реакторы, которые в ближайшем будущем смогут конкурировать с электростанциями, работающими на других видах топлива. Россия не исключение: сейчас она в лидерах по разработке технологий в этой области, хотя использует всего четыре установки. В перспективе расширение географии их присутствия позволит снабжать электричеством и теплом малонаселенные и изолированные регионы страны.

К такому выводу пришли специалисты Аналитического центра при правительстве РФ в своем ежемесячном энергобюллетене (есть у "РГ"). По их подсчетам, сейчас в мире есть около 50 концепций малых ядерных реакторов, причем большая часть из них приходится на США и Россию. Строительство реакторов также ведут в Китае и Аргентине, причем последняя планирует использовать установки именно для энергоснабжения отдаленных районов, где проживает мало людей. Запуск проектов в обеих странах запланирован на следующий год.

В России к изолированным относят районы, которые расположены в энергосистемах Чукотки, Камчатки, Сахалинской и Магаданской областей, Норильско-Таймырского и Николаевского энергорайонов, центральной и северной частей Якутии, а также Крыма и Севастополя, следует из данных Минэнерго России.

К малым реакторам сегодня относятся установки, электрическая мощность которых составляет не более 300 мегаватт, следует из классификации Международного агентства по атомной энергии (МАГАТЭ). Всемирная ядерная ассоциация насчитывает 25 таких реакторов в мире. Большая часть находится в Индии - 18 единиц, остальные в России, Китае и Пакистане. При этом доля малых в общем числе действующих реакторов пока составляет 5,6 процента.

"Перспективы развития малых ядерных реакторов эксперты видят в более совершенных конструкциях, которые только начинают внедряться или находятся на стадии разработки, - говорится в энергобюллетене. - Ожидается, что такие реакторы будут в лучшую сторону отличаться от действующих реакторов малой мощности по параметрам безопасности и экономической эффективности. Большинство из них предполагают модульную конструкцию".

Атомные реакторы лишены недостатков "зеленой энергетики", так как они не зависят от солнца, ветра или воды

Отличий модульных реакторов от тех, которые принято называть атомными электростанциями (АЭС) большой и средней мощности, много. Во-первых, их строительство не требует больших вложений, а сроки возведения установок довольно сжатые, что позволяет снизить финансовые риски и облегчить приток инвестиций в сферу. Во-вторых, модульная конструкция позволяет гибко подходить к выбору величины мощностей АЭС, а в-третьих, малые станции кроме выработки электроэнергии могут опреснять и очищать воду и производить тепловую энергию.

Еще один плюс заключается в том, что топливо в модульный реактор можно загружать раз в несколько лет или сразу на весь срок службы установки, а значит, обслуживание малой АЭС упрощается. Вкупе эти факторы помогают снизить вред, который можно нанести окружающей среде.

Инфографика "РГ": Антон Переплетчиков / Александра Воздвиженская

"Основное топливо для АЭС в мире сегодня - уран. В России урановая руда добывается в Читинской и Курганской областях, в Бурятии, однако потребление урана в России превышает объемы его внутренней добычи, - заметил в беседе с "РГ" эксперт Аналитического центра при правительстве Александр Мартынюк. - Разница покрывается за счет импорта главным образом из Казахстана. Плутоний обычно лишь в небольших количествах добавляют в ядерное топливо. При этом сегодня в некоторых странах существуют планы по более существенному вовлечению плутония в ядерный топливный цикл. Россия в этом вопросе не является исключением".

Использование урана и плутония позволяет атомным станциям малой мощности избежать недостатков, присущих генерирующим объектам на возобновляемых источниках энергии (ВИЭ), таких как ветер, вода и солнечный свет. При отсутствии того же ветра выработка электроэнергии может происходить скачками.

Важный момент - захоронение радиоактивных отходов и демонтаж реакторов. "Россия обладает большим опытом и одними из самых передовых технологий безопасного обращения с отработавшим ядерным топливом реакторов АЭС ввиду наличия проблемы наследия советского атомного проекта, в результате которого было накоплено большое количество радиоактивных отходов и отработавшего ядерного топлива", - говорит Александр Мартынюк. Российские специалисты смогли получить этот опыт в период реализации программы по обеспечению ядерной и радиационной безопасности, которая действовала с 2008 по 2015 годы. За этот период было вывезено и размещено на переработку и хранение 28,5 тысячи отработавших тепловыделяющих сборок ядерных реакторов разного типа, 800 сборок с атомных подводных лодок. Программа продолжается и сейчас на горизонте до 2030 года, поэтому проблем с захоронением отходов быть не должно.

Более 18 процентов всего вырабатываемого электричества в России приходится на крупные АЭС. Программа развития единой энергосистемы страны на 2016 - 2022 годы предполагает, что доля АЭС к концу реализации программы увеличится до 20,9 процента. "Доля малых АЭС в общей структуре мощностей по выработке электроэнергии в обозримой перспективе останется на довольно низком уровне", - полагает Александр Мартынюк. С учетом замещения АЭС на Чукотке атомной станцией малой мощности их доля в структуре общих мощностей российских АЭС составит 0,2 процента.

Причина столь низкого показателя в том, что до сих пор малые реакторы Россия применяет лишь на ледокольном флоте и подводных лодках. В советские годы использовать их для энергоснабжения населения было невыгодно, так как затраты на строительство в расчете на единицу мощности были слишком высокими. В результате почти все действующие АЭС в стране обладают реакторами средней и большой мощности - более 500 мегаватт. Но есть и исключение - та самая АЭС в Чукотском автономном округе мощностью 48 мегаватт, на которой эксплуатируются четыре ядерных реактора по 12 мегаватт каждый.

А как у них

Чем меньше, тем лучше?

Несмотря на то, что многие развитые страны (США, Франция, Япония, Бельгия, Германия, Швейцария и другие) сокращают ядерные программы, у малой атомной энергетики есть будущее. Причинами осторожного отношения к атомной энергетике были аварии на Чернобыльской АЭС в 1986 году и на АЭС "Фукусима" в 2011-м. Но эти проекты были крупными.

Теперь та же Япония пересматривает политику по сворачиванию ядерной программы и уже заявила о постепенном вводе ряда АЭС в строй. "Что касается малых АЭС, то скорее всего их развитием будут заниматься страны, которые сталкиваются с вопросами развития энергоснабжения на удаленных территориях (как Аргентина), а также они в перспективе могут широко использоваться с целью опреснения воды прежде всего странами Ближнего Востока и Южной Азии", - заключает Александр Мартынюк.

В. П. Билашенко, Д. О. Смоленцев, ИБРАЭ РАН .

Согласно Энергетической стратегии России на период до 2030 года основной целью региональной энергетической политики является создание устойчивой и способной к саморегулированию системы обеспечения региональной энергетической безопасности с учетом оптимизации территориальной структуры производства и потребления топливно-энергетических ресурсов.

В обеспечении энергетической безопасности локальных энергосистем удаленных регионов большие перспективы открываются перед атомными станциями малой мощности. Реализация региональной энергетической политики на территории России, с ее различными социально-экономическими и природно-климатическими условиями, должна учитывать специфику регионов страны и осуществляться во взаимосвязи с решением стратегических общегосударственных задач перспективного развития экономики и энергетики.

Территориальные энергетические проблемы, в частности дефицит собственной выработки, изоляция от ЕЭС и техническая сложность доставки углеводородного топлива, являются крайне актуальными для ряда регионов России, особенно северных и восточных.

Развитие региональной энергетики приобретает особую значимость в связи с глобальным курсом, взятым на развитие арктических территорий РФ. Энергетическая система Арктики характеризуется наличием множества обособленных энергоузлов, разрозненностью потребителей энергоресурсов и северным завозом органического топлива. Общая неэффективность энергетической системы арктического региона также связана с наличием высоких потерь при передаче электроэнергии до конечного потребителя: 14% (в некоторых энергосистемах 20%).

Для обеспечения региональной энергетической безопасности и работы в локальных энергосистемах удаленных, труднодоступных регионов с 60-х годов прошлого столетия ведутся исследования и опытно-конструкторские работы по изучению возможностей применения атомных станций малой мощности (АСММ).

В то время на площадке Физико-энергетического института имени А. И. Лейпунского в Обнинске была создана и работала на протяжении трех лет, начинаяс 1963 года, транспортабельная электростанция ТЭС-3. Мощность установки с водо-водяным реактором составляла 1500 кВт(э). Электростанция располагалась на четырех самоходных гусеничных платформах, то есть была полностью транспортабельной. Также в 60-х годах ХХ века на площадке НИИАР в г. Димитровград была введена в эксплуатацию установка АРБУС (Арктическая блочная установка) мощностью 750 кВт(э), установка работала также в режиме выработки тепла.

Долгое время АСММ масштабно применялись только в составе силовых энергетических установок на атомных подводных лодках и на судах уникального российского атомного ледокольного флота. То есть малая атомная энергетика для гражданских целей практически не использовалась.

На данном этапе развития АСММ можно отметить, что они становятся одними из наиболее перспективных представителей класса энергоустановок малой мощности для регионов децентрализованного энергоснабжения. АСММ более надежны при эксплуатации, чем возобновляемые источники энергии, и их производительность не зависит от природно-климатических условий (скорости ветра, потока солнечной радиации). АСММ не нуждаются в постоянной доставке больших объемовтоплива, ряд проектов АСММ предусматривают длительный интервал работы реактора между перегрузками, увеличенную топливную компанию (3–10 лет). Также прорабатываются концепции АСММ без перегрузки на площадке, работающие по принципу «батарейки».

В последние годы в ряде стран с развитой атомной энергетикой предпринимаются практические шаги и разворачиваются масштабные работы по созданию реакторов малой мощности. В то время как в России интерес к малой энергетике стал прогрессивно возрастать, что связано с необходимостью энергоснабжения труднодоступных изолированных потребителей для освоения отдаленных регионов, в мире делается ставка на создание распределенных энергетических систем, основанных на энергоисточниках малой мощности.

Помимо России и США, где ведутся разработки сразу нескольких проектов АСММ, а также определяются меры государственной поддержки таких проектов, свои концепции реакторов малой мощности предлагают Япония, Китай, Южная Корея, Франция, Аргентина, Канада, Индия и другие страны.

Стоит отметить, что в разработке атомных энергоисточников малой мощности Россия имеет очевидный приоритет, основанный на опыте, который накоплен при создании ядерных энергетических установок боевых кораблей, атомных подводных лодок, атомных ледоколов и первой в мире плавучей атомной теплоэлектростанции (ПАТЭС). Интегральный опыт эксплуатации малой атомной транспортной энергетики превышает шесть тысяч реакторолет. Произведено промышленностью более 500 реакторных установок более чем 20 типов.

Среди основных преимуществ, связанных с применением малой атомной энергетики, можно выделить:

• минимизацию сроков, объемов и стоимости капитального строительства в районе размещения атомных станций. Все высокотехнологичные, дорогостоящие и трудоемкие операции переносятся в специализированные цеха заводов и выполняются квалифицированным персоналом. Следствием этого является минимизация затрат по разворачиванию и вводу в действие малых атомных энергоисточников;
• снижение совокупных инвестиционных нагрузок на сооружение энергоблоков;
• возможность обходиться минимальным персоналом, работающим по вахтенному методу.
• Особо следует отметить, что АСММ является экологически чистым источником энергии, что особенно важно для рекреационного развития. Обеспечить практически полное невмешательство в окружающую среду позволяют следующие преимущества АСММ:
• перенос наиболее ядерно- и радиационно опасных операций, связанных с ремонтом, перегрузкой топлива, выводом из эксплуатации, с площадки размещения в специализированные заводские цеха, что обеспечивает высокий уровень безопасности и качества выполняемых процедур;
• предельно упрощенные решения в вопросах снятия этих атомных станций с эксплуатации после выработки технического ресурса;
• снижение ядерных рисков и возможного ущерба третьим лицам в случае реализации аварийных ситуаций, минимизация экологических последствий для окружающей среды.

Технико-экономические характеристики АСММ позволяют расширить сферу гражданского применения малой атомной энергетики в географических районах и областях народно-хозяйственного комплекса, где технологии атомной энергетики в настоящее время не используются. Также вследствие уменьшения единичной мощности проекты АСММ требуют привлечения существенно меньших инвестиционных потоков по сравнению с проектами АЭСс реакторами большой мощности. В условиях глобальной рыночной экономики разработка проектов АСММ обусловлена в первую очередь реакцией на реальный рыночный спрос. Но в то же время на внутренней государственной арене немаловажным является фактор обеспечения национальной безопасности посредством размещения на территориях страны АСММ, а также комплексного социально-экономического развития данных территорий.

Области применения АСММ.

Локальная энергетика. Использование АСММ для энергоснабжения удаленных изолированных потребителей является основной областью применения отечественных АСММ. Целевыми потребителями энергоресурсов являются отдельные группы населенных пунктов и промышленных предприятий, имеющих компактное расположение и находящихся в отдалении от линий электропередач крупных энергосистем, транспортных магистралей.

Централизованная энергетика. В то время как отечественные проекты АСММ предполагаются для использования в локальных энергосистемах, зарубежные проекты в основном нацелены на создание распределенных энергетических систем на их основе. Построение энергетической системы, основанной на укрупнении единичных установленных мощностей, противоречит современному курсу на создание интеллектуальной энергосистемы с активно-адаптивной сетью. Территориально распределенные в единой энергетической системе АСММ могут составить основу новой структуры энергетики. Также рассматривается возможность реновации реакторных установок, действующих АЭС с помощью АСММ. Конструкция и массогабаритные параметры некоторых АСММ позволяют расположить их на месте демонтируемых парогенераторов, что дает возможность осуществить реновацию АЭС большой мощности, используя оставшуюся инфраструктуру АЭС, то есть обеспечить новую жизнь действующей АЭС без привлечения крупных инвестиций.

Теплоснабжение. C учетом национальной специфики практически все отечественные проекты АСММ предусматривают использование в целях теплоснабжения. Эксплуатация в режиме одновременной выработки электроэнергии тепла (когенерация) повышает экономическую эффективность станций, в частности эффективность использования ядерного топлива, и позволяет увеличить производство отпускаемой станцией товарной продукции более чем в два раза по сравнению с конденсационным режимом работы.

Опреснение воды. Наряду с энергообеспечением, проблема опреснения морской воды может быть решена за счет АСММ с длительным циклом автономной эксплуатации. Разработаны проекты плавучих энергоблоков, компоновка которых предусматривает наличие опреснительных комплексов, основанных на дистилляции морской воды. При нормативе от 0,6 до 1,2 МВт установленной мощности для получения 1 млн кубометров опресненной воды в год потребуется несколько тысяч гигаватт установленных мощностей для полного удовлетворения дефицита пресной воды к 2050 году. В России проблема опреснения локально выражена в Калмыкии и Крыму.

Выработка водорода и прочих вторичных энергоносителей. Технические возможности АСММ позволяют через тепло и электроэнергию конвертировать энергию деления ядерного топлива в практически любую товарную продукцию. В частности, это может быть выработка водорода, кислорода, этанола, метанола, бензина, диметилэтилового эфира, закачка в нефтеносный горизонт горячего теплоносителя для добычи тяжелой нефти и т.п. При этом экономическая эффективность АСММ повышается за счет производства нового высоколиквидного и дорогостоящего вида продукции.

Экспорт. Страны с развитой атомной энергетикой рассматривают экспорт как одно из приоритетных направлений применения АСММ. Для таких стран концепция применения АСММ «строю-владею-эксплуатирую», а также неэлектрическое применение АСММ открывают новые рынки сбыта. Наиболее перспективными рынками для малой атомной энергетики в международном масштабе считаются страны Юго-Восточной Азии и Африки. Большой шаг в данном направлении был сделан 9 июля 2014 года в Москве, где ЗАО «Русатом Оверсиз» и китайская CNNC New Energy подписали Меморандум о намерениях в области сотрудничества по проекту создания плавучих атомных электростанций (ПАТЭС). По оценкам МАГАТЭ, до 2030 года в мире может быть построено до 100 реакторов малой и средней мощности.

Энергоснабжение единичного потребителя. Единичные потребители, требующие стабильный и независимый источник энергии, являются еще одним направлением применения АСММ. В качестве примера можно привести концепции использования АСММ для энергоснабжения буровых платформ, военных объектов, горно-обогатительных комбинатов, предприятий металлургии, нефтеперерабатывающих заводов и других энергоемких производств. Также АСММ могут применяться в составе силовых установок для транспорта (ядерные энергодвигательные установки мегаваттного класса).

Проекты отечественных АСММ.

На сегодняшний день существует более 20 концепций и проектов отечественных АСММ, находящихся на различных стадиях реализации.

Практическую реализацию и поддержку со стороны государства получили:

• проект плавучей АТЭЦ (ПАТЭС) с реакторными установками КЛТ-40С;
• проект АТЭЦ с блочной транспортабельной установкой СВБР-100 (ранее проект назывался «Ангстрем», была увеличена единичная мощность до 100 Мвт(э)).

Программа деятельности Госкорпорации «Росатом» на долгосрочный период предусматривает проведение мероприятий в части разработки и строительства АСММ с реакторными установками типа КЛТ-40С. В 2013 году строительство головной ПАТЭС «Академик Ломоносов» перешло в завершающую стадию. Произведена погрузка парогенерирующих блоков в реакторные отсеки плавучего энергоблока, ведется монтаж электротехнического оборудования. Ожидается, что ввод в эксплуатацию ПАТЭС состоится в 2018 году после двух лет опытной эксплуатации. Окончательным местом размещения выбран город Певек. Реакторная установка ПАТЭС – КЛТ-40С является серийным блочным реактором, применяемым на атомных ледоколах и судах морского флота. Она модифицирована для плавучих и наземных АСММ. Технология полной заводской готовности ПАТЭС позволяет сократить сроки строительства, обеспечить контроль качества в заводских условиях, минимизировать воздействие на окружающую среду – в ходе как строительства, так и эксплуатации станции. В процессе эксплуатации предусматриваются два средних ремонта через каждые 12 лет, на время которых плавэнергоблок будет уходить на докование (на 2 года) для замены выработавшего свойресурс оборудования и перегрузки топлива. Общий срок эксплуатации плавэнергоблока составит 36 лет (3 цикла по 12 лет).

Все операции с ядерным топливом и радиоактивными отходами осуществляются на плавучем энергоблоке. На АСММ реализован принцип глубокоэшелонированной защиты, который представляет собой стратегию предотвращения аварий и ограничения их последствий, систему барьеров на пути возможного распространения ионизирующих излучений и радиоактивных веществ, систему технических и организационных мер по сохранению их эффективности.

На относительно высокой стадии реализации находится проект модульного энергоблока с реакторной установкой на быстрых нейтронах со свинцово-висмутовым теплоносителем СВБР-100. Энергетический пуск опытно-промышленного энергоблока запланирован на 2019 год.

Технологии, применяемые в СВБР-100, могут обеспечить безостановочную работу реактора на протяжении примерно восьми лет и работу в режиме суточного регулирования (50–100% от номинальной мощности). Предусматривается возможность применения различных видов топлив: оксид, МОХ, нитрид без переделки реакторной установки, а также возможность работы в замкнутом ядерном топливном цикле. Модульная структура энергоблока позволяет набирать любую мощность, кратную 100 Мвт. АСММ основана на свойствах внутренней самозащищенности, что исключает катастрофические последствия при любых исходных аварийных событиях. Таким образом, возможно размещение станции вблизи городов. Также модули СВБР-100 высокой заводской готовности транспортабельны всеми видами транспорта.

Вызывает интерес практическое применение АСММ линии шельф. Разработка и создание АСММ класса менее 10 МВт(э) для энергоснабжения удаленных регионов и нефтегазодобывающих комплексов морских арктических месторождений углеводородов является стратегическим направлением развития малой атомной энергетики. В рамках федеральной целевой программы «Развитие гражданской морской техники» предусмотрена разработка технического проекта и технологий создания ядерного источника энергии – энергоблока мощностью до 6 МВт(э). На данный момент наиболее близким по своим характеристикам и назначению является проект АБВ-6М – унифицированная установка с реакторами интегрального типа и естественной циркуляцией первого контура со встроенной парогазовой системой компенсации. Проектом предусмотрено размещение в составе наземных и плавучих АСММ.

Прогресс реакторных технологий малой мощности и накопленный уникальный опыт проектирования реакторных установок (РУ) наглядно демонстрирует сравнение основных характеристик РУ ледоколов (РУ ОК-900 – первых ледоколов и РУ атомного ледокола-лидера – РИТМ-200) :

• назначенный ресурс оборудования до заводского ремонта увеличен в 2,6 раза;
• назначенный срок службы основного оборудования до заводского ремонта увеличен в 1,6 раза – до 20 лет;
• энергоресурс активной зоны увеличен в 2 раза;
• КИУМ увеличен в 1,9 раза – до 0,65%;
• период непрерывной работы увеличен в 3,2 раза;
• масса двух РУ в пределах защитной оболочки уменьшена в 1,7 раза.

С 2010 года ИБРАЭ РАН проводит исследования фундаментальных основ использования АСММ в энергетической системе РФ. Разработана и апробирована методика многофакторного анализа энергосистем регионов и определения наиболее приемлемых энергетических альтернатив малой мощности. В рамках исследований по данному направлению были созданы расчетные инвестиционные модели, отражающие специфику технико-экономических и эксплуатационных характеристик АСММ. На основании данных моделей был произведен расчет себестоимости вырабатываемой электроэнергии.

Также были рассмотрены конкурирующие (для Арктики) источники энергии: ТЭЦ и КЭС на угле (для АСММ мощностью более 50 Мвт(э)) и комплекс ДЭС+котельная (для менее мощных АСММ) при различных значениях стоимости углеводородного топлива.

Полученные результаты позволяют утверждать, что АСММ может конкурировать с энергетическими альтернативами в целевых районах применения.

Стоит отметить, что себестоимость вырабатываемой электроэнергии АСММ СВБР-100 при незначительном снижении (на 10–20%) является конкурентоспособной по сравнению с большой энергетикой. Также следует учесть эффект снижения себестоимости при модульной компоновке станции, что может быть реализовано при серийном производстве или при использовании уже существующей инфраструктуры замещаемых АЭС большой мощности.

Проект ПАТЭС экономически эффективен при когенерационном режиме работы.Этот проект конкурентоспособен в отдаленных районах, доступных для транспортировки станции, где тарифы на электроэнергию составляют более 3 руб./кВт·ч. Такими районами являются практически все зоны децентрализованного энергоснабжения России, северные территории Сибири и Дальнего Востока. Проект ПАТЭС наиболее приемлем для энергоснабжения относительно крупных населенных пунктов (численностью населения 10–50 тысяч человек) и крупных промышленных предприятий или военных объектов. Стоит отметить, что реализуемые проекты СВБР-100 и ПАТЭС являются первыми в своем роде, а проект АБВ 6М находится на стадии технического проекта (модифицируется для увеличения мощности и длительности кампании топлива), что является причиной недостатка информации о реальных эксплуатационных и технико-экономических характеристиках.

Как было отмечено ранее, рациональным местом размещения атомных станций малой мощности являются труднодоступные населенные пункты, удаленные от крупных транспортных магистралей, и месторождения (разработки) топливных ресурсов, характеризуемые долгосрочным ростом электрических нагрузок. Есть информация минимум о 38 потенциальных пунктах базирования первоочередных площадок размещения АСММ стоит выделить:

• размещение ПАТЭС с РУ КЛТ-40С в городе Певек (пилотный проект АСММ) и в городе Вилючинск;
• монтаж головного энергоблока СВБР-100 на площадке НИИАР в городе Димитровград;
• пилотный проект АТЭЦ на базе реакторной установки ВК-100 (необходимо проведение конкурса по определению замещающей мощности) на площадке Билибинской АЭС;
• Архангельская атомная ТЭЦ на базе реакторной установки ВК-300 (при успешной реализации пилотного проектирования АСММ).

Приведенные выше рекомендации относятся к использованию АСММ в локальных системах в общем. Что касается использования их в конкретных условиях (применительно к целевой площадке размещения), безусловно, необходимо выполнение специальных исследований.

В качестве общего вывода следует отметить, что строительство атомной генерации традиционно требует больших начальных инвестиций, но уже на данном этапе технологического развития АСММ могут конкурировать с традиционными и возобновляемыми источниками энергии по себестоимости вырабатываемой электроэнергии и обеспечивать стабильную базовую генерацию в регионе.

Во время большой предновогодней пресс-конференции Владимир Путин, отвечая на вопрос журналиста из Калининграда, сказал о малых и средних АЭС как одном из вариантов решения гипотетической энергоблокады западного форпоста России. Остановимся на этом моменте немного подробнее, поскольку для многих из нас эти вот «малые и средние АЭС» – всего лишь набор приятных уху слов.

Прежде всего – что, собственно говоря, подразумевается под этим термином? Определение дает МАГАТЭ: по ее классификации к малым относятся реакторы, у которых электрическая мощность не превышает 300 МВт. Имеется для них и специальная аббревиатура – АСММ: атомные станции малой мощности. Из всех действующих в мире реакторов малых – всего 25 штук, из которых 18 работают в Индии, 4 – в России, 2 в Китае и 1 – в Пакистане.

Почему так мало? Эволюция атомных реакторов в течение последних десятилетий шла под знаменем борьбы за экономией от масштаба АЭС, потому они и «росли» в мощности. Наши, советско/российские реакторы – наглядный тому пример. ВВЭР-220 сменили ВВЭР-440, им на смену пришли ВВЭР-1000, в Нововоронеже этим летом заработал реактор ВВЭ-1200. Французы вот уже с десяток лет пытаются построить реактор и вовсе в 1 600 МВт – не исключено, что когда-то у них это получится. Однако реакторы большой мощности, не смотря на впечатляющее снижение себестоимости генерируемой ими электроэнергии, предъявляют большие и жесткие требования к энергетической системе, в составе которой они работают. Например, пропускная способность энергосистемы должна уметь принимать такие огромные порции энергии. На время остановки на профилактические и плановые ремонты, на время перезагрузки топлива в сети должны иметься «запасные» энергетические станции – потребитель не должен страдать, он должен вообще не замечать такие остановки. И, само собой, в сети должны иметься потребители, способные принять всю электроэнергию, вырабатываемую на АЭС. Мегаполисы, крупные производства или объекты инфраструктуры, а такая роскошь имеется далеко не в каждом государстве, тем более – в комплекте со всем прочим выше перечисленным.

Соответственно, АСММ имеют целый ряд преимуществ перед АЭС большой мощности. Прежде всего, раз уж мы живем в капитализме, мы обязаны думать о деньгах – о инвестициях и сроках их окупаемости. Меньше мощность – меньше физические размеры – меньше объемы строительства, быстрее срок ввода в эксплуатацию, и, следовательно, инвестиции, объем которых много меньше, чем при строительстве традиционных АЭС, окупятся быстрее. Или, говоря языком экономистов: АСММ снижают финансовые риски. Кроме того, АСММ не предъявляют такие высокие требования к энергосетям: и пропускная мощность столь огромная не нужна, и потребители могут не быть гигантами промышленности. В общем, АСММ – очень неплохой вариант для снабжения электроэнергией малонаселенных и изолированных регионов. Мало того: АСММ вполне способны обеспечивать небольшие населенные пункты еще и теплом, а, при комплектации соответствующим оборудованием – и пресной питьевой водой.

Билибинская АТЭЦ, Фото: seogan.ru

В Советском Союзе и теперь в России имеется классический пример успешно эксплуатируемой АСММ. Это Билибинская АТЭЦ – атомная теплоэнергоцентраль, единственная в мире АЭС, расположенная в зоне вечной мерзлоты. Решение о ее строительстве было принято в 1965 году, в 1974-76 были приняты в эксплуатацию все ее четыре реактора ЭГП-6. Расшифровка аббревиатуры: Энергетический Гетерогенный Петлевой с 6 петлями циркуляции энергоносителя. В качестве замедлителя используется графит, по которому и «петляет» вода. Конструкция получилась надежной, но развития не получила – слишком много конструктивных сложностей для выработки 12 МВт. В начале 90-х на Билибинской АЭС было несколько весьма неприятных инцидентов: 2 утечки жидких радиоактивных веществ (3-й уровень по шкале INES), в 95-м было аварийное отключение АЭС из-за потери электроэнергии для собственных нужд (1-й уровень), в 98-м при перегрузке топлива на блоке №4 три сотрудника АЭС получили переоблучение. В общем, ЭГП-6 серию уже не пойдут, разработка конструкторского бюро НИКИЭТ (Научно-Исследовательский и Конструкторский Институт Энерготехники) с 2019 по 2021 год планово «уйдет на пенсию»: реакторы остановят и займутся дезактивацией площадки.

Первая плавучая атомная электростанция, Фото: topwar.ru

Сделано это будет именно планово: в 2020 году к причалу Билибино встанет первая в мире действующая плавучая АТЭС (атомная теплоэлектростанция) «Академик Ломоносов». Несамоходное судно водоизмещением 21’500 тонн будет оснащено двумя малыми реакторами КЛТ-40С разработки ОКБМ им. Африкантова («Опытное Конструкторское Бюро Машиностроения). Каждый реактор вырабатывает 35,0 МВт электроэнергии и 150 МВт (73 Гкал/час) тепловой мощности, при этом уже имеется готовый проект оснащения ПАТЭС еще и установкой по опреснению морской воды мощностью до 100 кубометров в сутки. Еще одна особенность КЛТ-40С – то, что он способен работать на одной загрузке топлива 3 года без перерыва, для АЭС это достаточно длительный топливный цикл. Он мог бы быть и еще больше, но МАГАТЭ ставит рамки для степени обогащения урана – для гражданских объектов он не может превышать 20% (в КЛТ-40С степень обогащения составляет 18,5%).

На сегодняшний день КЛТ-40С и есть единственный реактор малой мощности для энергетических нужд, выпускаемый в России. При этом реактор КЛТ-40С стопроцентно надежен – ведь для ОКБМ он стал продолжением линейки реакторов, разрабатываемых этим КБ уже несколько десятилетий для атомных ледоколов и подводных лодок. Отсюда и очевидные конкурентные преимущества, которые можно получить при запуске ПАТЭС «на поток». Это серийное производство, испытания, ремонты и утилизация на специализированных предприятиях, исключение радиационно-опасных операций на береговой площадке, возможность подключения оборудования по опреснению воды. Размещение реакторов на плавсредстве обеспечивает возможность быстрой передислокации после того, как необходимость в использовании реакторов в данном месте отпадает, на 100% обеспечивая принцип «зеленой лужайки» после окончания эксплуатации.

В общем, положительных моментов у этого проекта немало, есть только одно «но»: они не имеют никакого отношения к Калининградской области. Тут нет удаленных от сетей объектов, в припортовых зонах не сосредоточены гигантские потребители энергии, здесь достаточно рек и озер, чтобы не было проблем с пресной водой. Единственный вариант, при котором калининградцам может потребоваться ПАТЭС – размещение совершенно новых воинских частей и формирований за сжатые сроки, а так же таких видов войск, которым действительно нужно много электроэнергии. Части радиоэлектронной борьбы, радиолокационные станции – вот такое оборудование при определенных обстоятельствах действительно может оказаться необходимым именно там. Вот только можно ли это будет назвать «энергообеспечением Калининградской области»?..

Продолжим отгадывать загадку – о чем же именно говорил Владимир Путин, называя «малые ядерные реакторы вариантом решения проблемы Калининградской области». Если заглянуть в коридоры Опытно-Конструкторского Бюро «Гидропресс» в городе Подольске, мы всенепременно встретимся с проектировщиками еще двух малых реакторов – СВБР-10 и СВБР-100. «СВ» – свинцово-висмутовый, «БР» – быстрый реактор, а цифры – генерируемая электрическая энергия.

СВБР-10 менее разработан, да и предназначается он для Заполярья, для обеспечения энергией и теплом тем, кому там предстоит работать – нефтяникам и газовикам, нашим военным. Калининграда этот проект точно не касается, потому посмотрим подробнее на проект СВБР-100. Если говорить официальным языком, то вот:

«Проект СВБР-100 входит в число проектов Комиссии по модернизации и технологическому развитию экономики России при Президенте РФ в рамках направления «Новая технологическая платформа: замкнутый ядерный топливный цикл и реакторы на быстрых нейтронах» и включен Федеральную целевую программу «Ядерные энерготехнологии нового поколения на период 2010-2015 годов и перспективу до 2020 года».

Звучит красиво, но с финансированием проекта дела идут тяжело, потому Росатом и создал совместное государственно-частное предприятие ОАО «АКМЭ-Инжиниринг» на паях с крупнейшей в России частной энергетической компанией «ЕвроСибЭнерго». Стоит отметить, что в нашем атомном проекте это первая попытка совмещения интересов государства и частной компании – будет интересно понаблюдать, как будут развиваться события.

СВБР-100 – первый гражданский реактор на свинце-висмуте, и от того, как его удастся реализовать, во многом зависит будущее малой атомной энергетики. Реактор на быстрых нейтронах, коэффициент воспроизводства рассчитывается равным единице – следовательно, он уверенно впишется в концепцию замкнутого ядерного топливного цикла. Реакторная установка – модульного типа, то есть все оборудование первого контура (сам реактор, главный циркуляционный насос, парогенераторы и пр.) размещено в едином корпусе, с полным отсутствием трубопроводов и арматуры первого контура.

СВБР-100, Фото: atomic-energy.ru

Этот «рабочий» корпус помещается, как матрешка, в страховочный корпус, увеличивая степень защищенности реактора. Кроме 100 МВт электрической мощности, СВБР-100 будет вырабатывать и тепло – от 265 до 280 МВт.

Идея проста – модульные корпуса изготавливаются целиком на предприятиях Росатома, скромные габариты страховочного корпуса (4,5 х 7, метра) позволяют транспортировать СВБР-100 по железным дорогам к месту, где обустроена площадка АЭС. На месте остается только смонтировать все оборудование в единый комплекс, сокращая время ввода реактора в эксплуатацию и обеспечить поточную организацию строительно-монтажных работ. Электричество, тепло, возможность подключить опреснительное оборудование, длительная – от 7 до 15 лет без перезагрузки топлива, по выводу из эксплуатации – дезактивация не на месте, а непосредственно возле хранилищ ОЯТ и предприятий по его переработке. 7 лет без перезагрузки – это классическое топливо из оксида урана со степенью обогащения по урану-235 16,5%, 15 лет без перезагрузки – в случае, если под СВБР удастся создать отдельное МОКС-топливо. На сегодня по СВБР-100 выполнено не менее 60% НИОКР (научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ), но, как жалуются разработчики, пока высоковата цена – 36 миллиардов рублей в ценах 2014 года.

Однако варианты удешевления без потери качества и безопасности уже нащупаны, цена может упасть до 24-25 миллиардов рублей. В феврале 2015 года АКМЭ-Инжиниринг получило лицензию Ростехнадзора на размещение в Димитровграде Ульяновской области опытного экземпляра СВБР-100, что стало возможным после окончания разработки всего пакета технической документации, выполненной группой компаний «Комплект-Энерго». Собственно говоря, как только будет решен вопрос с ценой, проект СВБР-100 можно начинать «воплощать в железе». Сейчас в окончательной стадии проработки и вопрос обеспечения физической безопасности реактора – это одновременно и технический вопрос, и вопрос себестоимости. До делящихся материалов никакие террористы добраться не должны ни при каких обстоятельствах, но охрана СВБР-100 по методике, имеющейся для больших АЭС – это действительно дорого. Потому и предполагается на полную мощность использовать очевидные преимущества такого теплоносителя, как сплав висмута и свинца: планируется завести систему безопасности на геостационарный спутник, с которого, в случае опасности, будет подаваться сигнал, отключающий нагрев теплоносителя. В результате предполагаемые злоумышленники получат в свое распоряжение твердый слиток свинца-висмута весом около 1000 тонн, в недрах которого им и будет необходимо найти и добыть ядерное топливо. Согласитесь – вариант простой и весьма остроумный.

Если Владимир Владимирович говорил именно об этом проекте, то, при удачном стечении обстоятельств, СВБР-100 вполне может поучаствовать в энергообеспечении Калининградской области. Напомним, что политическое решение ЕС об отключении энергосистем Литвы, Латвии и Эстонии от энергосистемы БРЭЛЛ «назначено» на 2025 год – следовательно, если в Димитровграде дела пойдут успешно, запас времени имеется. Конечно, все технические подробности в открытых источниках пока не появлялись, но стоит обратить внимание и на то, что под АЭС на основе СВБР-100 теоретически можно воспользоваться временно приостановленной строительной площадки Балтийской АЭС. Помимо всего прочего, конструкция СВБР-100 такова, что позволяет «стыковать» моноблоки друг с другом, получая электрическую генерацию мощностью, кратной 100 МВт – 200, 300, или 400.

Успешная реализация проекта СВБР-100 может оказаться очень кстати и в том случае, если Евросоюз очнется от русофобской истерии и пойдет на синхронизацию ЕЭС России и энергосистемы Центральной Европы. В случае, если удастся договориться о поставках в страны Европы не энергетических ресурсов в том или ином их виде, а непосредственно электроэнергии, СВБР-100 были бы более гибким, более быстрым и более дешевым вариантом, чем строительство «большой» АЭС на основе ВВЭР-1200. Стоит отметить, что срок сооружения СВБР-100, на который намерены выйти наши атомщики – от 18 до 24 месяцев, что значительно меньше, чем строительство ВВЭР-1200, на которое уходит не менее 5 лет.

Корпус реактора ВВЭР-1200, Фото: livejournal.com

Впрочем, давайте не будем скрывать: проект СВБР-100 важен не только для Калининградской области. По оценкам МАГАТЭ, мировая потребность в реакторах мощностью от 100 до 400 МВТ до 2040 года – от 500 до 1000 блоков. Финансовый объем такого рынка заслуживает самого пристального внимания, поскольку составляет от 300 до 600 миллиардов долларов США. Есть за что побороться, не так ли?.. Выйти на такой рынок с референтным энергоблоком, причем энергоблоком IV поколения (к нему относят реакторы на быстрых нейтронах, которые, напомним, в промышленном варианте эксплуатируются только в России) было бы весьма и весьма кстати – ни один из конкурентов ничего подобного пока предложить не в силах.

Но и СВБР-100 – не единственное, что имеется в стадии проектирования у Росатома. «Гидропресс» зимой 2016 года приступил к формированию требований к реактору установке ВВЭР-И – интегральный двухконтурный в диапазоне мощностей 100, 200 и 300 МВт. Идеология модуля – такая же, как и у СВБР-100: в один корпус помещается весь первый контур, реактор, главный циркуляционный насос, парогенератор, все трубопроводы и арматура к ним. Это позволит не только уменьшить размеры здания реакторной установки, но и уменьшить ее металлоемкость, что способно значительно улучшить экономическую привлекательность проекта (при строительстве АЭС в обязательном порядке учитывается такой показатель, как тонны металла на 1 МВт генерируемой мощности), сократить сроки строительства и монтажа оборудования. Ведь полная заводская готовность модуля обеспечивает высокое качество, небольшую продолжительность монтажа и пуско-наладочных работ. Успеет ли «Гидропресс» к 2025 году? Нам остается только наблюдать.

Краткость высказанной Владимиром Владимировичем идеи вынуждает присмотреться и к иным заделам Росатома – теперь и по АЭС уже средней мощности. При этом мы сразу исключим из рассмотрения реактор на быстрых нейтронах со свинцовым теплоносителем БРЕСТ-ОД-300 – просто потому, что этот реактор уже строят в Северске, а оттуда до Калининграда весьма далеко.

Все тот же «Гиропресс» взял за основу ВВЭР-1200, чтобы максимально использовать все результаты НИОКР, включая прямое заимствование оборудования и приступил к разработке проекта АЭС ВВЭР-600. Такой вариант позволит выпускать оборудование еще большими сериями, что только снизит себестоимость. Именно этот подход позволил «Гидропрессу» обойти в конкурентной борьбе проект ВБЭР-600 (Водно-водяной Блочный Энергетический Реактор) от ОКБМ «Африкантов». Если честно, битва конструкторских бюро ждет в качестве писателя мастера батальных сцен!

ВБЭР-300, Фото: atomic-energy.ru

Стоимость основного оборудования – проект ВБЭР дешевле на 5,6 млрд рублей. Затраты на ремонты – поровну. Затраты на строительство – ВБЭР дешевле на 5,5 млрд рублей. Себестоимость отпускаемой электроэнергии у ВБЭР 1,16 рубля на кВт*ч, у ВВЭР – 1,14 рубля. Расход электроэнергии на собственные нужды: 6,75% у ВВЭР против 6,48% у ВБЭР.

Нет, мы можем и продолжать – сравнительных показателей почти 30 штук, разница у ВВЭР и ВБЭР – не больше 1%. Но 30 декабря 2014 Росатом принял решение: на площадке Кольской АЭС-2 строиться будет именно ВВЭР-600. Чашу весов склонил срок проведения НИОКР – «Гидропресс», как автор проекта ВВЭР-1200, с проектированием обязуется уложиться в 18 месяцев, «Африкантову» на полный проект технической документации ВБЭР-600 требуется в 2 раза больше времени. Но при этом сделана существенная оговорка: если на реализацию проекта Кольской АЭС-2 будет отведено больше времени, строить будут ВБЭР. Почему? ОКБМ «Африкантов» – то самое КБ, которое проектировало реакторные установки всех наших ледоколов, а место расположения Кольской АЭС-2 находится за Полярным кругом. В основу проекта ВБЭР и были положены многолетние наработки «Африкантова» с судовыми реакторами, что является дополнительной гарантией технологичности такого оборудования в таких климатических условиях. Но, в любом случае, местом расположения первого российского 600-мегаваттника станет именно Кольский полуостров, а не Калининградская область.

В меньшей стадии готовности у Росатома есть еще ряд проектов, которые ведет НИКИЭТ (Научно-Исследовательский Институт Энерготехники) им. Н.А. Доллежаля. Собственно, только объем статьи не позволяет хотя бы коротко рассказать о замечательных, интересных, перспективных разработках этого КБ. Реакторная установка «Витязь» на 1 МВт электрической мощности, размещаемая в полуприцепе. Реакторная установка «Шельф» мощностью 6,4 МВт, предназначение которой очевидно из названия, хотя ее с успехом можно будет эксплуатировать и на суше. АСММ «Унитерм-30» – 30 МВт тепловой мощности и 6,6 МВт электричества. Реакторная установка «Ника» – 100 МВт электричества и 330 МВт тепла. «Карат-45» и «Карат-100», ВК-50, ВК-100 и ВК-300 – только доллежалевцы в России умеют работать с такой экзотикой, как кипящий атомный реактор. Под все эти проекты НИКИЭТ не хватает сущих пустяков: конкретных заказчиков и финансирования. Собственно, эти же проблемы не дают закончить проектирование реакторных установок АБВ и АБВ-6М разработчикам из ОКБМ Африкантова.

Ядерные энергетические установки для производства электроэнергии, тепла для региональной и местной энергетики, НИКИЭТ им. Н.А. Доллежаля, Фото: nikiet.ru

Что ж, большое спасибо Владимиру Владимировичу, что нам было так нескучно пытаться понять его высказывание! А, если говорить серьезно, то очень хочется надеяться, что его слова на пресс-конференции были надводной частью айсберга – что руководство РФ разрабатывает конкретный план реализации проектов малых и средних АЭС. Даже из краткого обзора очевидно, что а) выбирать есть из чего и б) в большинстве случаев для окончания проектов не хватает конкретных заказчиков и финансирования. Конечно, можно рассчитывать на то, что найдутся некие частные компании, которые, оценив перспективы, займутся инвестированием в столь перспективное направление. Но на примере проекта СВБР-100 мы видим реальность – только после того, как проект получает признание на государственном уровне, перспективы становятся планами.

Есть и еще один немаловажный момент, рассмотрение которого требует отдельной статьи: наше ядерное законодательство, точнее – лицензирование проектов АЭС. Сегодня все нормативы предусмотрены только для выдачи лицензий на «классические» АЭС, этот процесс занимает до 3 лет. Очевидно, что в случае малых и средних АЭС такой большой срок не подходит, но пока никакого отдельного подхода наши законодатели не выработали. Росатом не смог инициировать такую работу в годы руководства корпорацией Сергея Кириенко, и хочется надеяться, что новый генеральный директор корпорации обратит на эту проблему самое пристальное внимание.

Из всех рассмотренных проектов малых и средних АЭС, которые могут быть использованы для обеспечения электроэнергией Калининградской области в период до 2025 года, в наибольшей готовности находится проект СВБР-100. Остается пожелать Росатому и сибирским энергетикам успехов в Димитрове и как можно более быстрого запуска их детища в хорошую, большую серию. Потребность в таком реакторе огромна на мировом рынке, и очень бы хотелось, чтобы Россия продолжила укреплять свои позиции. Если экономика самой России преодолеет все сложности, выпавшие на ее долю в последние годы и начнет развиваться, СВБР-100 может стать замечательным методом освоения Арктики и Якутии, поможет справиться с проблемой питьевой воды, наблюдающейся в Новороссийске. Впрочем, те же слова можно сказать и по поводу проекта ПАТЭС – головной образец находится в завершающей стадии, арктическое побережье России ждет развития круглогодичного Северного морского пути.

Вконтакте

С другой стороны, после Фукусимы новым императивом стало делать реакторы всё безопаснее и безопаснее. Действующие энергоблоки подлежат модернизации для повышения безопасности.

Южная Корея считает, что у реакторов малой мощности есть хорошие перспективы. Об этом в своём докладе на конференции ICAPP-2013 (апрель, Южная Корея) рассказал вице-президент Корейского исследовательского института по атомной энергии (KAERI) по перспективным реакторам доктор Jaejoo Ha.

Новые концепции реакторов малой мощности обладают большим набором черт внутренне присущей безопасности, чем действующие ЭБ. Так почему бы не дать сегодня шанс малым реакторам, задаётся вопросом докладчик.

По определению, реактор малой мощности - это реактор с мощностью менее 300 МВт(эл.). Реактор средней мощности - реактор с мощностью менее 700 МВт(эл.). Есть ли малых реакторов ниша, которую они могли бы занять?

Докладчик предложил обратиться к общемировой статистике по всем электростанциям (не только по атомным). Всего в мире действует порядка 127 тысяч электростанций. Из них, на большие приходится 0,5%, на средние - 3%, а на малые - 96,5%.Таким образом, для АСММ существует огромный потенциальный рынок. Перспективы станут ещё привлекательнее, если учесть, что 18,5 тысяч станций, работающих на ископаемом топливе, перешагнули рубеж 30 лет эксплуатации, и разговоры об их замене ведутся.

Докладчик перечислил основные, на его взгляд, плюсы малой атомной энергетики.

В разрабатываемых проектах АСММ использованы новые технологии безопасности. АСММ обладают внутренне присущей безопасностью. Реактор малой мощности содержит в себе существенно меньшую активность по сравнению с большими АЭС.

Выбор площадки для размещения АСММ можно производить гибче, чем для больших реакторов. АСММ не требуют больших санитарных зон (максимум, до 300 метров). Их проще защищать по сейсмике, им нужно меньше технической воды для отвода тепла конечному поглотителю.

АСММ легко переориентировать с производства электроэнергии на другие нужды - например, на опреснение воды, районное отопление, производство высокотемпературного тепла.

Стоимость электроэнергии от АСММ вполне конкурентоспособна с другими видами электроэнергии. Докладчик привёл данные по Южной Корее. За киловатт-час от угольной станции здесь платят более 13 центов, от станции на нефтепродуктах - более 25 центов, от газовой станции - более 17 центов, а от предлагаемого к строительству реактора SMART мощностью около 100 МВт(эл.) будут платить 7-10 центов.

Капитальные затраты на строительство АСММ выглядят весьма умеренными на фоне стоимости больших АЭС. Так, за серийный SMART придётся заплатить всего лишь порядка 800 миллионов долларов. У большой атомной энергетики таких расценок давно уже нет.

Время строительства АСММ (2-3 года) хотя и превосходит сроки сооружения неатомных станций, но в разы меньше сроков сооружения больших атомных блоков.

Малые реакторы могут легко воспользоваться существующей энергетической инфраструктурой (стоит напомнить, что абсолютное большинство действующих в мире станций попадает в диапазон менее 300 МВт(эл.) по мощности).

АСММ может обслуживать менее 100 человек. Строительство АСММ может быть легко локализовано. Наконец, добавляя или временно останавливая малые реакторы, можно гибко реагировать на изменения в потребностях в электроэнергию (видимо, имеются в виду колебания не суточные, а как минимум сезонные).

Разработкой малых реакторов занимается большая группа стран, правда, делает это с переменным успехом. Где-то первые проекты готовы к демонстрации, а где-то, как в ЮАР, работы были заморожены.

Реактор SMART, разработанный в Южной Корее - это первый лицензированный реактор малой мощности с интегральной компоновкой. Он был лицензирован южнокорейскими регуляторами 4 июля 2012 года.

Название реактора расшифровывается как System-integrated Modular Advanced ReacTor. Это корпусной легководный реактор тепловой мощностью 330 МВт.

В режиме выработки электроэнергии станция с таким реактором имеет мощность 90 МВт(эл.), что позволит обеспечить потребности города с населением около 100 тысяч человек.

В режиме работы как опреснительной станции, блок с реактором SMART будет выдавать до 40 тысяч тонн питьевой воды ежесуточно. Ещё одно возможное применение SMART - отопление ближайших районов.

В проекте SMART сочетаются как проверенные технологии, как и инновационные решения.

К первым относятся, например, использование стандартной квадратной топливной кассеты 17×17 с топливом из диоксида урана, наличие большого сухого контейнмента, конструкция приводов СУЗ, управление реактивностью с использованием стержней и борной кислоты.

Среди инновационных решений докладчик выделил интегральную компоновку - все основные компоненты первого контура находятся внутри корпуса реактора.

АСММ SMART активно использует модульный принцип, что облегчает её строительство. Системы управления станцией полностью цифровые. Наконец, ещё одно важное инновационное свойство - присутствие в проекте пассивной системы отвода остаточного энерговыделения (PRHRS).

Докладчик схематично показал отличие поведения SMART при аварии фукусимского типа. На схеме ниже видно, что после потери питания от дизелей в действие вступает пассивная система PRHRS (зелёная линия). По утверждению докладчика, станция со SMART способна выдержать аварию с полной потерей питания на площадке (включая резервное) в течение 20 суток, что более чем достаточно для взятия ситуации под контроль.

Концептуальный проект SMART был разработан в 1997-1998 годах. Технический проект (basic design) был закончен в 2001 году.В 2003-2005 годах разрабатывался проект SMART-P тепловой мощностью 65 МВт - вспомогательный проект, призванный подтвердить основные решения SMART. Он был завершён и в надзорные органы Южной Кореи была подана заявка на получение разрешения на строительство. Хотя в итоге построен он не был, атомщики набрали опыт, необходимый для лицензирования собственно SMART.

В 2006-2008 годах проводилась оптимизация проекта SMART, а в 2009-2012 годах - его лицензирование, завершившееся успехом 4 июля 2012 года. Всего за всё время в программу SMART было вложено 1500 человеко-лет и 300 миллионов долларов.

Бумажный или реальный

В завершение своего выступления, докладчик остановился на доказательстве того, что SMART, хотя ещё и не построен, уже не относится к бумажным реакторам.

Что такое бумажный реактор? По мнению южнокорейского атомщика, его отличает революционный подход к проблемам.

Бумажный реактор выглядит фантазийно и одновременно просто. Его авторы "надеются, что он заработает". Они заранее предполагают, что для внедрения их детища понадобится вносить изменения в действующие правила и нормы. Они верят в то, что им удастся когда-либо доказать жизнеспособность своей технологии, и мечтают о великолепных экономических характеристиках.

На пути от бумажного реактора к реальному придётся сделать многое. Нужно принять во внимание потребности эксплуатации, которой придётся работать с установкой. Необходимо убедиться в том, что реактор пригоден для имеющихся в наличии производства и цепочек поставщиков.

Нужно доработать проект таким образом, чтобы он полностью отвечал отраслевым стандартам. Наконец, провести верификацию и валидацию проекта экспериментальным путём.

Иначе говоря, нужно вложить в проект много лет, большие человеческие ресурсы и финансовые средства, а также строго придерживаться выбранной стратегии развития.

Только после этого бумажный реактор превратится в реальный проект, готовый к внедрению. Его будут отличать эволюционные, а не революционные решения. Он станет некрасивым и сложным, но зато рабочим. Его технологии будут подтверждены и лицензированы, и он будет готов к строительству. А его экономика, пусть не столь привлекательная, будет просчитана, исходя из реалистичных соображений, а не из благих мечтаний проектантов.

Реактор SMART, по мнению специалиста KAERI, прошёл весь этот долгий путь и по праву может считаться реальным проектом.