Атомная энергетика XXI века: как Украине не остаться за бортом/Использование малых модульных реакторов становится мировым трендом

Украина собирается переориентироваться на использование современных ядерных реакторов малой мощности. О таких планах в годовщину аварии на Чернобыльской АЭС заявил президент Владимир Зеленский. Однако этот проект в нашей стране обсуждается уже несколько лет. "Апостроф" выяснял, имеет ли этот проект перспективы, и сможет ли Украина стать мировом хабом по производству модульных реакторов, как об этом говорят наши зарубежные партнеры.

Украина намерена использовать современные атомные реакторы, в частности, модульные реакторы малой мощности. Об этом сообщил президент Владимир Зеленский в ходе встречи с генеральным директором МАГАТЭ Рафаэлем Мариано Гросси.

Такое заявление весьма символично, так как оно прозвучало в 35-ю годовщину аварии на Чернобыльской АЭС.

Несмотря на трагедию и ее последствия, наша страна не отказалась от атомной энергетики. После остановки ЧАЭС в конце 2000 года в Украине продолжают работать четыре атомные электростанции, на которых эксплуатируются 15 энергоблоков. "Атомка" на сегодня обеспечивает производство более половины всей электроэнергии в стране.

Строительство ныне действующих 15 блоков (а также четырех блоков Чернобыльской АЭС) было начато еще в 1970-1980-е годы, и большинство из них начали работу в советское время. Лишь три были введены в эксплуатацию после развала СССР - шестой энергоблок Запорожской (1995 год), четвертый энергоблок Ровенской (2004 года) и второй энергоблок Хмельницкой АЭС (2004 год).

Таким образом, 12 энергоблоков уже исчерпали проектный срок эксплуатации, который составляет 30 лет. Оператор украинских атомных станций – НАЭК "Энергоатом" - периодически проводит переоценку безопасности энергоблоков и продлевает сроки их эксплуатации. В компании считают, что для большинства блоков он может составить до 60 лет.

Забытая история

Реакторы малой и средней мощности, или модульные реакторы, еще не очень хорошо известны, хотя интерес к ним в последнее время значительно вырос в различных странах мира.

Однако, на самом деле, заявление Владимира Зеленского не является сенсацией. Еще в 2017 году была озвучена идея локализации в Украине производства оборудования для малых модульных реакторов. Тогда речь шла ни много ни мало о создании в нашей стране производственного хаба с целью экспорта соответствующего оборудования в различные точки мира.

В 2018 году НАЭК "Энергоатом" и американская компания Holtec International, которая является одним из мировых лидеров по разработке и производству компонентов атомных реакторов, подписали меморандум о взаимопонимании по сотрудничеству в использовании в Украине малых модульных реакторов SMR-160 (проектная мощность составляет 160 магаватт).

В феврале 2020 года тогдашний врио главы "Энергоатома" Павел Павлишин заявил, что Украина собирается переориентироваться на строительство малых модульных реакторов, которые, помимо прочего, могут работать в режиме маневрирования мощностью.

В нашей стране маневровых мощностей как раз и не хватает. Как известно, большие реакторы АЭС не позволяют маневрировать мощность, что создает значительные проблемы в пиковые периоды потребления электроэнергии (на сегодня эта проблема в основном решается крайне непопулярными, прежде всего, с политической точки зрения, перетоками из Беларуси и России).

Но и это еще не все.

В апреле 2021 года свою технологию малого модульного реактора Украине представила другая американская компания - NuScale Power. В "Энергоатоме" сообщили, что такой реакторный модуль может использоваться не только для выработки электроэнергии, но и для производства водорода и опреснения воды, а также для совместной работы с ветроустановками.

Но на какой стадии реализации находятся эти проекты сегодня?

"С приходом новой команды (в НАЭК "Энергоатом") все заглохло, и поэтому то, что сказал президент, это - некоторый сюрприз", - заявила в комментарии "Апострофу" эксперт по вопросам энергетики Ольга Кошарная.

С приходом новой команды (в НАЭК "Энергоатом") все заглохлоФото: Энергоатом

По ее словам, нынешнее руководство "Энергоатома" активно продвигает идею достройки третьего и четвертого энергоблоков Хмельницкой АЭС: "Но с учетом сложностей в нашей объединенной энергосистеме с маневрированием, увеличением производства нерегулируемой электроэнергии на возобновляемых источниках, достраивать два блока базовой мощностью 2 гигаватта (по 1 гигаватту или 1000 мегаватт каждый), не имеет никакого смысла".

Напомним, на Хмельницкой АЭС функционируют два энергоблока с установленной мощностью 1000 мегаватт каждый. При этом еще два блока остаются недостроенными (готовность третьего блока составляет 75%, четвертого - 28%). Ранее предполагалось, что достройка двух энергоблоков должна осуществляться в сотрудничестве с Россией, однако после российской агрессии этот проект был остановлен. Тем не менее, сами планы по достройке сохраняются по сей день.

Главное - маневры

Важный момент - до недавнего времени в Украине, как и во всем мире, доля "зеленой" энергетики в общем энергетическом балансе была достаточно мала, но в последние годы, прежде всего, из-за самого высокого в Европе "зеленого" тарифа, она бурно развивается в нашей стране, и сейчас на нее приходится порядка 10% всей производимой в Украине электроэнергии.

Но "зеленая" генерация крайне нестабильна, так как она в значительной мере зависит от погодно-климатических условий (а солнечные электростанции, к тому же, по понятным причинам, не могут работать в ночное время). Кроме того, такие станции не могут работать в маневренном режиме.

Атомные электростанции, как было отмечено выше, также не способны маневрировать мощность. В результате, "Энергоатом" вынужден все чаще снижать мощность энергоблоков АЭС, а то и временно отключать их от энергосистемы.

На сегодня маневренность обеспечивают, в основном, тепловые электростанции (ТЭС), а также гидроэлектростанции, однако доля последних в производстве электроэнергии крайне мала - чуть более 5%.

Но с ТЭС тоже есть проблема - их неэкологичность, особенно тех, которые работают на угле.

По мнению эксперта Центра Разумкова Максима Билявского, в частности, есть проблема с Бурштынским энергоостровом.

Бурштынский энергоостров соединен не с украинской энергетической системой, а с энергосистемой ЕС. Главный компонент "острова" - Бурштынская ТЭС находится в Ивано-Франковской области, она входит в состав компании ДТЭК Рината Ахметова. Основное топливо на станции - уголь.

Билявский уверен, что рано или поздно нужно будет выводить из эксплуатации мощности Бурштынской ТЭС, создавать конкуренцию, в том числе, путем установки на "острове" малых модульных реакторов.

"Что касается объединенной энергосистемы, то тут такие проекты менее интересны. Но они тоже будут актуальны, так как нам нужно повышать уровень гибкости – так называемые маневренные мощности. И малые модульные реакторы в этом как раз могут помочь вместе с развитием систем накопления электрической энергии", - отметил эксперт. - Однако пока не будет внедрен полноценный рынок электроэнергии, малые модульные реакторы можно рассматривать исключительно как замену устаревших объектов тепловой генерации".

При этом он сомневается, что малые модульные реакторы смогут заменить атомные электростанции: "На мой взгляд, они могут быть исключительно дополнением к ним".

Реактор NuScale PowerФото: naukatehnika.com

Но не будем забывать, что украинские АЭС, даже с учетом продления сроков их эксплуатации, не могут работать вечно.

"Понятно, что то, что у нас сейчас работает, нужно будет когда-то снимать с эксплуатации, и на замену эти малые модульные реакторы будут в самый раз", - говорит Ольга Кошарная.

При этом, по ее словам, стоимость установки малых модульных реакторов почти вдвое ниже, чем строительства реактора большой мощности: "Оценки составляют от 2700 долларов до 3500 долларов, тогда как для 1 киловатта больших реакторов – на 1000-1200 мегаватт – это 5000-7000 долларов".

А строить (или, правильнее, устанавливать) малые модульные реакторы можно, в том числе, и на площадках АЭС.

Кроме того, есть возможность инсталлировать по аналогии с конструктором сразу несколько модулей в одном месте. Если один модуль имеет, к примеру, мощность около 200 мегаватт, то кластер из нескольких таких модулей будет иметь уже мощность 400-1000 мегаватт, что сопоставимо с реакторами на АЭС.

Отдельный момент – топливо для реакторов. Сейчас на украинских АЭС используется российское топливо компании ТВЭЛ и американское – Westinghouse. При этом доля первого постоянно уменьшается, а доля второго – увеличивается.

По словам Максима Билявского, использование малых модульных реакторов позволит еще больше диверсифицировать топливо.

Ольга Кошарная согласна: "Когда есть возможность на рынке покупать топливо не у одного производителя, присутствует конкуренция – как техническая, так и ценовая".

Достаточно болезненным вопросом для Украины является добыча урана, который является сырьем для ядерного топлива. Как известно, наша страна долго, но безуспешно пыталась наладить собственное производство ядерного топлива.

"Наш уран по себестоимости неконкурентен на мировом рынке, - говорит Кошарная. - Но не всегда экономическая рентабельность должна превалировать при принятии решений, потому что мы – единственная страна в Европе, которая добывает уран. Это – стратегическое направление, поэтому сохранить такое производство нужно любым способом".

Навстречу хабу

Таким образом, нет никаких сомнений в том, что Украине для использования нужны малые модульные реакторы.

Тем более, что сейчас это, можно сказать, мировой тренд. Особенно в этом преуспели Канада и, конечно же, США.

Но сможет ли наша страна стать тем самым хабом по их производству, о чем говорилось еще в 2017 году?

Максим Билявский считает, что это реально, но в долгосрочной перспективе.

В ближайшей перспективе, по его словам, необходимо начать эксплуатацию Центрального хранилища отработанного ядерного топлива (ЦХОЯТ) в Чернобыльской зоне. Ожидается, что это произойдет уже в мае 2021 года, но пока 100%-ой уверенности в этом нет.

ЦХОЯТ, кстати, строится по технологии компании Holtec International, которая предложила локализовать производство компонентов малых модульных реакторов в нашей стране.

Ольга Кошарная, в свою очередь, уверена, что у Украины есть все возможности для локализации производства оборудования для малых модульных реакторов.

"У нас есть производство металла, у нас арматурное и кабельное производство, есть машиностроение. Самое главное – у нас есть два уникальных предприятия – северодонецкий "Импульс" и "Радий" в Кропивницком, которые делают системы управления безопасности реактора и управления технологическими процессами. Если мы не будем производить что-то новое, мы все это потеряем. 80% локализации (малых модульных реакторов) мы могли бы делать", - сказала эксперт.

Но для этого нужно создавать совместные предприятия с зарубежными партнерами, получать лицензии на производство.

"Этим нужно целенаправленно и системно заниматься", - резюмировала Кошарная.