Вышла в свет книга Б.И.Нигматулина и В.А.Пивоварова «Реакторы с тяжелым жидкометаллическим теплоносителем. История трагедии и фарса». Подробнее 

Урсула[1] круто всё обозначила – и первенство в мире, и масштаб вселенский! Но если включить мозги и поразмыслить, то кроме как девичьим переполохом это не назовёшь.  

Если посчитать все заявленные проекты малых модульных реакторов, то их окажется около 80-ти в 19-ти странах. (Мировых разработчиков и поставщиков традиционных АЭС можно пересчитать на пальцах одной руки!) Хоть какие-то реальные продвижения есть в 22-х компаниях. (Смотри таб.1 и рис.1). Однако сроки их строительства и ввода определяются перспективно.

А пока суть да дело, работает только один в России и строятся три - в России, Аргентине и Китае.

Таблица 1 Проекты разрабатываемых ММР 

Рис. 1 Страны/регионы, в которых реализуются проекты малых модульных реакторов.[2] 

Однозначного определения, что такое малый модульный реактор(ММР), также атомная станция малой мощности (АСММ) пока не существует. Как правило имеется ввиду, что это ядерный реактор относительно небольших размеров и мощности (обычно, ММР имеют электрическую мощность менее 300 МВт или тепловую мощность менее 1000 МВт), состоящий из модулей, которые строятся на заводе, а затем перевозятся, собираются, и вводятся в эксплуатацию на любой подготовленной площадке.

Если рассматривать проекты из таблицы 1, то ММР действительно «малые». (Смотри Рис.2)

Целью проектирования малых модульных реакторов является обход некоторых финансовых, временных, централизованных, проблем безопасности и утилизации отходов, которые препятствуют широкому внедрению традиционных реакторов (подробно см. ниже). 

Рис.2 Размеры ММР по сравнению с действующими блоками[3]

Ныне работающие большие АЭС используют водо-водяную, уран-графитовую, натриевую или канадскую тяжёло-водную реакторные технологии. На данный момент для АСММ приемлема только традиционная водо-водяная технология. По мере освоения реакторов IV поколения выбор расширяется. (Смотри Рис.4,5,6,7[4]). На самом деле вариантов много больше и разработчики, (надеясь получить гранты) не скупятся на рекламу. 

Таблица 2

Очень красиво выглядит предложение Национальной Лаборатории Айдахо министерства энергетики США (Рис.8). Но это обман, козни Фаты Морганы. Так никогда не будет! На заре атомной эры лауреат Нобелевской премии Р. Фейнман сказал: «Строить ядерный реактор-всё равно, что щекотать за кончик носа спящего дракона!». Реактор это как женщина. Не важно какая она, девочка маленькая, фертильного возраста или старушка. Она требует внимания,

Рис.8 Проект Aurora Powerhouse, Oklo Inc., Idaho

любви и заботы. Вспомните судьбу безобидных РИТЭГов, которых отлавливали чуть ли не по всему миру и захоранивали. А тут целый реактор! Предполагается, что АСММ будут востребованы в странах третьего мира. Флаг им в руки! Но МАГАТЭ сформулировало 19 требований, которые должны быть выполнены страной, желающей иметь АЭС (Рис.9).

Всё это трудно, но вполне реализуемо.

В качестве основного преимущества ссылаются на более низкую стоимость.

Мировой опыт показывает, что проектные сметные капитальные затраты (overnight costs) на строительство новых традиционных мощностей АЭС варьируются в среднем от $2157 /кВт в Южной Корее до $6920/кВт в Словакии (данные на 2025г). На сегодняшний день overnight costs АСММ

Рисунок 9 Составляющие инфраструктуры страны с АЭС.

определяется в размере 15-20 тыс. долларов США/кВт. Ожидается, что стоимость снизится по мере развития (после 2030 года) до 8-13 тыс. долларов США/кВт и после перехода к серийному производству (после 2050 года) 5-7 тыс. долларов США/кВт. Озаботившись неопределённостью и масштабом проблемы министерство энергетики США даже выпустило специальное руководство «ORNL/TM-10071/R3 Cost Estimate Guidelines for Advanced Nuclear Power Technologies» по расчёту стоимости сооружения ММР. Поживём-увидим! В рамках реалистичных и ускоренных сценариев МАГАТЭ прогнозирует строительство 400-700 малых модульных реакторов. Оценочная мощность должна составить к середине века около 60-100 ГВтэ. В 2050 году ожидается, что около 50% ММР будут развернуты для промышленности (производство водорода, выплавка стали, алюминия), около 40% – для генерации электроэнергии и около 10% – для централизованного теплоснабжения и опреснения. Также ожидается, что в 2050 году около 50% ММР будет расположено в Азиатско-Тихоокеанском регионе (под влиянием Китая), 17% – в Европе и 16% – в Северной Америке.

Видимо вдохновившись блестящей перспективой, на конференции ООН по климату COP28 в Дубае была принята декларация об увеличении атомной генерации в три раза к 2050 году. К сожалению, не удалось найти хотя бы оценки необходимых ресурсов. Например, сколько понадобится урана, по какой цене и откуда его брать в условиях геополитической нестабильности.

А теперь самое интересное – о настоящих причинах суеты вокруг СМР. Атомная генерация имела период быстрого роста (почти вдвое) в 1970-х и 1980-х годах, за которым рост замедлился до 2006 года, после чего годовое производство электроэнергии на атомных электростанциях оставалось в целом неизменным в течение пяти лет. Количество снятых с эксплуатации блоков превышало количество вводимых.

Широкое внедрение возобновляемых источников электроэнергии и их государственная поддержка, привели к значительным и непредсказуемым колебаниям цен. Регулирование частоты и распределение ЭЭ превратилось в кошмар для диспетчера (Рис.10,11[5]). По типично западной манере для маскировки проблемы придумали термин Smart Grid (умная сеть).

 

 Рисунок 10 Электросеть с распределённой генерацией        Рисунок 11 Дневной график нагрузки

Звучит красиво, но это привело к тому, что инвесторы, учитывая неопределённость цен, длительные сроки сооружения, значительную стоимость и риски невозврата своих денег перестали финансировать строительство новых АЭС. При этом некоторые заказчики предлагали поставщикам контракты с фиксированной ценой, что равносильно самоубийству для подрядчика. Чтобы спасти атомную генерацию от полного краха, вмешались правительства. Государственная поддержка была оказана при стройке в Эмиратах (АЭС Barakah, поставщик Korea Electric Power Corporation KEPCO), Финляндии (АЭС Olkiluoto 3, поставщик Areva NP, Франция).

На схемах финансирования в Англии и Турции нужно остановится особо.

В Великобритании (АЭС Hinkley Point C, поставщик Areva NP, Франция) – это контракт на разницу цен. Это значит, что владельцу АЭС выплачивается разница между договорной «ценой исполнения» контракта на электроэнергию, отражающей стоимость проекта плюс маржу, и фактической рыночной ценой на электроэнергию (или «базовой» ценой). Это обеспечивает инвестору уверенность и стабильность доходов, при этом риск переносится на контрагента, которым, как правило, является правительство (и, следовательно, налогоплательщики). С другой стороны, этот контрагент получает выгоду от разницы, если рыночные цены на электроэнергию превышают цену исполнения (рис. 12) АЭС «Аккую» сочетает в себе финансирование со стороны «Росатома», который будет строить, владеть и эксплуатировать (BOO - build, own, operate) станцию, и соглашение о покупке электроэнергии, покрывающее затраты на проект. Средняя цена составляет 12,35 долларов США/кВт-ч и действует в течение 15 лет, при этом турецкий оптовый поставщик электроэнергии (TETAS) обязуется закупать 70% электроэнергии, вырабатываемой первыми двумя энергоблоками, и 30% электроэнергии, вырабатываемой энергоблоками № 3 и 4. Через 15 лет вся вырабатываемая электроэнергия будет продаваться на рынке, при этом 20% прибыли будет поступать в распоряжение турецкого правительства. Турция также получает выгоду от развития внутреннего потенциала атомной энергетики, подготовки персонала, локализации оборудования и развития передовых технологий.

Хотя первоначально проект полностью принадлежал Росатому и связанным с ним компаниям, обеспечение, предоставленное соглашением о покупке электроэнергии, открыло в середине 2017 года путь для консорциума из трех крупных турецких электроэнергетических компаний к потенциальному приобретению 49% акций проекта. Сейчас переговоры отложены, и на данный момент Росатом стоит самостоятельно. Проект «Аккую» остается единственным примером применения модели BOO для проекта АЭС.

Маленькая деталь – межправительственное соглашение не предусматривает каких-либо гарантий со стороны Турецкого правительства. Какой же русский не любит быстрой езды! (По умолчанию предполагается, что автомобиль без тормозов…).

Несмотря на все ухищрения правительств, даже при объявленных амбициозных целях, оживления на рынке больших АЭС не наблюдается. Ситуация в Азии и деятельность Росатома выглядит как исключение.

А теперь обратим свой взгляд на шестую часть земли с названьем кратким Русь.

Ещё в 1961 был пущен ММР ТЭС-3 мощностью 11/1,5 Мвт, проработавший до 1966 году.

В сентябре 1963 г была пущена в НИИАР атомная реакторная блочная установка (АРБУС) на основе реактора мощностью 5 МВт с органическим теплоносителем. Разработчик РУ – НИКИЭТ. Планировалось использование установки АРБУС в Антарктиде. Не сложилось. С 1979 г. (после реконструкции) установка получила название АСТ-1, мощность реактора была повышена до 8,1 МВт. АСТ-1 до останова в 1988 г. использовалась для теплоснабжения НИИАР. В 1985 году вошёл в строй реактор Памир с теплоносителем N₂ O₄, мощностью 5/0,63 Мвт.

Надо сказать, что американцы не отставали и в 1961 году создали МL-1 мощностью 0,3 Мвт (эл)

 

Рисунок 13 ММР ТЭС3                                                     Рисунок 14 ММР ML-1

В современной России разработчиками АСММ являются ОКБМ им. Африкантова, НИКИЭТ, НИЦ КИ, ОКБ ГП. Частные startup (в отличии от США и Европы) пока не зафиксированы.

 

НИЦ КИ разработал проект термоэмиссионной ядерной энергетической установки Елена‑АМ (по имени бухты на Дальнем Востоке, где она должна была быть установлена) мощностью 7мВт_т /0,2 мВт_э . ОКБ ГП в 2015 году представил проект ВВЭР-И с естественной циркуляцией мощностью 250 Мвт_т .

Как видим, СМР – это, как правило, инновационные реакторы (кроме КЛТ и РИТМ) и всё ещё находятся в стадии разработки. Строительство многих из них потенциально может начаться после 2030 года.

Их общие конструктивные особенности включают высокие рабочие температуры, необходимые как для производства электроэнергии, так и для других неэлектрических применений, таких как производство водорода и др., а также высоконадежные встроенные функции безопасности, повышенную устойчивость за счет минимизации отходов и оптимизированного использования природных ресурсов, а также специальные меры для повышения физической защиты и устойчивости к распространению ядерного оружия.

После гидроэнергетики, атомная энергетика является вторым по величине источником низкоуглеродной энергии, используемой сегодня для производства электроэнергии. Во время работы атомные электростанции практически не производят выбросов парниковых газов.

По данным Международного Энергетического Агентства, использование атомной энергии сократило выбросы углекислого газа более чем на 60 гигатонн за последние 50 лет, что составляет почти двухлетнюю сумму глобальных выбросов, связанных с энергетикой.

На атомную энергетику приходится около 10% мировой электроэнергии и около трети мировой низкоуглеродной электроэнергии.

Ожидается, что новая эра более компактных, гибких и, в некоторых случаях, транспортабельных конструкций реакторов также поможет сделать ядерную энергетику и ее не электрические применения более доступными и экономически эффективными.

У ядерной отрасли есть уникальная возможность найти свой новый путь и вернуться к росту.

В этом контексте, сможет ли ядерная энергетика избавиться от репутации «слишком дорогой и слишком медленной», чтобы сыграть значимую роль в гонке за планету с нулевым уровнем выбросов?

В настоящее время в мире действует 414 реакторов, 23 окончательно остановлены, строится 73.

 

С.В. Федорченко