В последнее время часто звучат заявления о необходимости возрождения проектов небольших атомных станций, которые позволили бы осветить любой «медвежий угол» или просто «утереть нос» «грязным» углеводородам.
Малые с плюсами и минусами
В атомной энергетике к микрореакторам принято относить энергоблоки, имеющие мощность менее 10 МВт. Они способны обеспечить энергией и теплом локальные объекты: маяки, научные станции, вахтовые поселки. Малые реакторы – мощностью 10-300 МВт – предназначены для полноценной распределенной генерации небольших удаленных районов.
Неоспоримый плюс таких энергообъектов заключается в том, что их проще строить, чем реакторы крупных АЭС. Они ставятся в непосредственной близости от потребителей, минимизируют потери при передаче электроэнергии. Мини-АЭС не увеличивают нагрузку на транспортную систему, так как загружаются небольшим объемом топлива один раз в несколько лет. Их эксплуатация способна значительно снизить экологическую нагрузку, поскольку выработка электроэнергии обходится без выбросов парниковых газов.
Минусы использования небольших реакторов также весьма велики. Не стоит забывать, что эти объекты достаточно затратные, поэтому вырабатываемая ими электроэнергия может оказаться на 40-90% дороже, чем электричество традиционных ядерных реакторов стандартной мощности.
Каждой кухне по АЭС!
В 2011 году в шведском городе Энгельхольме полиция задержала мужчину, который собрал реактор у себя на кухне, а затем решил поинтересоваться у органов власти, насколько законны его действия. 31-летний Ричард Хандл сам обратился в Шведское управление по ядерной безопасности. По его словам, он заказывал радиоактивные вещества из-за рубежа, а недостающие детали собирал из подручных средств. Этот анекдотичный случай наглядно показывает популярность ядерных технологий, а также доступность информации и материалов для создания собственной «кухонной АЭС».
Таким образом, вопрос о легализации и распространении атомной энергетики через мини- и микро-АЭС уже не кажется столь фантастичным. Тем более что технологии строительства и эксплуатации подобных энергообъектов (от 5 до 700 МВт) давно изучены. Первая в мире промышленная АЭС в Обнинске (СССР), вступившая в строй в 1954 году, имела мощность 5 МВт. В том же году на воду была спущена первая в мире атомная подводная лодка «Наутилус» (США), оснащенная компактным ядерным реактором мощностью 5 МВт.
С 2000-х годов в СМИ стали рекламировать коммерческие проекты малых АЭС.
Американская компания около 10 лет назад сообщала о разработке проекта подземного мини-реактора мощностью 25 МВт, способного на протяжении 5-10 лет обеспечивать электричеством 20 тыс. частных домов. Цена АЭС декларировалась в размере $25-30 млн. Если разделить эту сумму на число домохозяйств, получалось всего $2500 за электроэнергию в течение 10 лет. Примеры электрификации с помощью этого реактора неизвестны.
Японские атомщики предлагали жителям городка Галена на Аляске миниатюрный ядерный реактор мощностью 10 МВт, но проект также не получил развития.
В российских отраслевых СМИ в 2011 году сообщалось, что «ЕвроСибЭнерго» совместно с «Росатомом» занималась работкой АЭС мощностью 100 МВт на основе технологий реакторов атомных подлодок. Судьба этого проекта также неизвестна.
Мирный островной атом
В 2017 году о малых АЭС задумались в Китае. По данным China Daily, корпорация CNNC получила одобрение на строительство реактора малой мощности ACP-100 (около 100 МВт) «Линлун» на острове Хайнань близ АЭС Changjiang. Отмечалось, что «Линлун» стал первым мини-реактором, получившим разрешительные документы МАГАТЭ.
КНР строит и плавучие АЭС. По мнению американских экспертов, опубликованному The Strategist, Пекин уже к 2020 году собирается размещать реакторы в Южно-Китайском море рядом с насыпными островами.
Назад в прошлое
Весной 2017 года появилась информация: в России планируют возродить разработанный в советское время в Институте ядерной энергетики АН БССР проект мини-АЭС на автомобильном шасси «Памир». Реактор мощностью 630 кВт был смонтирован на полуприцепе грузоподъемностью 65 тонн.
Напомним, что учеными Курчатовского института еще 30 лет назад была разработана мини-АЭС «Елена», не нуждающаяся в обслуживающем персонале. Ее прототип функционирует на территории института до сих пор. Мощность реактора – 100 кВт. «Елена» устанавливается в шахте на глубине от 15 до 25 метров и закрывается бетонными перекрытиями. Ее энергии хватает на обеспечение теплом и светом небольшого поселка.
У российской атомной отрасли есть немало подобных проектов, находящихся в разной степени проработанности. В серийное производство, видимо, будет запущен тот, который будет отвечать требованиям конкретного заказчика. Но кроме военных и полярников, представить кого-либо еще будет сложно. Эксперты отмечают, что у малых АЭС очень узкая сфера применения и масса ограничений, связанных с Договором о нераспространении ядерного оружия. По их мнению, широкого коммерческого строительства малых реакторов ожидать не стоит.
Дорого и опасно
Президент фонда «Основание» Алексей Анпилогов напомнил, что к нынешнему стандарту мощности – 1 ГВт – ядерное машиностроение пришло не сразу. В США и на территории бывшего СССР до сих пор работают блоки мощностью 440 МВт и ниже.
«Ядерная энергетика идет в сторону увеличения единичного размера реакторного блока. Существуют проекты по внедрению энергоблоков на 1,6 ГВт. На Нововоронежской АЭС успешно эксплуатируется реактор мощностью 1,2 ГВт. Дамоклов меч экономической эффективности постоянно висит над малыми АЭС. У них те же реакторы и генераторные схемы, что и у больших, но гораздо более скромные возможности по производству электроэнергии. Поэтому, конечно, магистральным направлением для атомной энергетики является строительство мощных станций», – заявил эксперт в интервью «НиК».
Помимо низкой экономической эффективности, проблемы с применением атомных станций небольшой мощности заключаются в физических свойствах ядерного топлива.
«Все упирается в физику. Чем меньше активная зона реактора, тем выше должно быть обогащение делящегося материала. В большинстве случаев таковым является уран-235. В 1950-1960-х годах собирались небольшие реакторы, но в них применялся уран, обогащенный гораздо выше нынешних энергостандартов. Если создать такой реактор сейчас, он станет объектом повышенной опасности и огромной проблемой при соблюдении режима нераспространения. То есть у вас на заднем дворе будет не «ядерная батарейка», а оружейный уран, поэтому никто на это и не идет», – заявил Анпилогов.
Он рассказал, что даже исследовательские реакторы, которые СССР и США строили для стран третьего мира, переводятся на низкообогащенный уран.
«Для всех это более спокойно, поскольку крайне неприятно было бы увидеть террориста с небольшой ядерной бомбой на Красной площади, Елисейских полях или у Белого дома. Я скептически отношусь к широкому распространению малой ядерной энергетики, хотя, конечно, есть определенные сферы ее применения в промышленности, при освоении Арктики, Антарктики, космоса», – заметил эксперт.
По его мнению, малая ядерная энергетика также может быть востребована на островных территориях или Крайнем Севере.
«В «островных» условиях – без присоединения к Единой энергетической системе России – работает Билибинская АЭС на Чукотке. Для таких удаленных территорий применение небольших автономных АЭС является очень перспективным. Это относится не только к северу, но и к курортным островам, к которым относится Хайнань. Там использование традиционной энергетики сопряжено с большими экологическими издержками, а использование возобновляемых источников энергии крайне уязвимо из-за возможной потери мощности или больших расходов на аккумулирование энергии», – пояснил Алексей Анпилогов.
АЭС для транспорта
Научный сотрудник Центра анализа стратегий и технологий, главный редактор журнала «Экспорт вооружений» Андрей Фролов напоминает: о внедрении малых АЭС говорят давно.
«Попытки внедрения малых АЭС успехом не заканчивались. Однако на сегодняшний день в ряде стран есть проекты, которые уже близко подошли к практической стадии. В частности, к ним относится и Россия, которая уже в 2017 году должна начать эксплуатацию плавучей АЭС «Академик Ломоносов». Ее мощность составляет 70 МВт, поэтому по формальному признаку она подходит под эти параметры. Активно развивает идею внедрения малых АЭС КНР. Там реализуется проект небольшого газоохлаждаемого реактора, причем с прицелом на экспорт», – сообщил эксперт в интервью «НиК».
Тем не менее Фролов отметил, что самый интересный вопрос развития малой атомной энергетики, какую экономическую нишу она способна занять?
«Есть серьезные сомнения в том, что проекты могут быть конкурентоспособны. И проблема даже не в сохранении безопасности и утилизации отработанного ядерного топлива, а в том, что и для малой АЭС придется строить электросеть, что является серьезной статьей расходов. Экономическая выгода будет лишь при подключении малых АЭС к уже имеющейся сети. Возводить подобные объекты выгодно только в комплексе, для стабильного потребителя, при постоянной загрузке. Речь идет либо о каких-то промышленных районах, либо о живых агломерациях в отдаленных местах, куда сложно доставлять ископаемые источники энергии, а мощности ВИЭ недостаточно. Получается, что экономическая ниша для реакторов малой мощности не очень большая. И чем руководствуется Китай, принимая такую программу, не совсем понятно», – говорит он.