mind

Атомна децентралізація: що прийде на зміну великим АЕС

І чому Україна може виступити ідеологом технологічної революції в атомній енергетиці

Атомна децентралізація: що прийде на зміну великим АЕС
Фото УНIАН

Екологічне питання стало каменем спотикання на саміті G20, який завершився 8 липня в Гамбурзі. Делегація США змусила інших учасників  врахувати свої пропозиції у фінальній Декларації щодо світової екології.

«Ми беремо до уваги рішення США вийти з Паризької угоди. США оголосили, що негайно припинять реалізацію свого нинішнього національно визначеного внеску, та підтвердили свою рішучу прихильність до підходу, який знижує викиди, одночасно підтримуючи економічне зростання та покращуючи потреби в енергетичній безпеці», – зазначено у тексті Декларації.

Також у тексті документа збереглася згадка про горючі корисні копалини у контексті можливості їхнього використання у поєднанні з відновлюваними джерелами енергії, на чому наполягали США. Водночас усі європейські країни зголосилися до 2050 року позбутися теплової генерації, що працює на вугіллі.

Така глобальна «пропозиція для приєднання» міститься у Паризькій угоді для всіх 195 країн, які її підписали, і яка набрала чинності 4 листопада 2016 року. Паризька угода передбачає, що світ поступово перейде на джерела безвуглецевої енергії, якими є сонячно-вітрова, атомна та гідрогенерація. Mind розповість про нову еру в атомній генерації, яка може настати вже за 5–7 років.

Прогнози, що не справдилися. Ядерна енергетика виробляє парникових газів навіть менше, ніж альтернативні джерела – 15 г СО2 на 1 кВт*год. Тоді як вітрова – 16 г, сонячні панелі – 45 г. Вугільна ж – 1024 г на 1 кВт*год. Проте й досі  глобального розвитку ядерна енергетика не отримала, вона складає лише 10% світової генерації.

На початку 1990-х років спеціалісти МАГАТЕ прогнозували, що за 20–30 років у світі буде побудовано понад 1000 блоків, адже потреби населення Землі в електриці зростатимуть. Та на міжнародній конференції «Низьковуглецева електроенергетика: тренди, проблеми та перспективи», яка відбулася нещодавно в Києві, представник МАГАТЕ Андрій Грицевський визнав, що потреби в електриці були значно переоцінені.

«На 2015 рік у світі нараховувалося лише 439 реакторів загальною потужністю 392 ГВт. Близько 30 реакторів будуються зараз, і ми очікуємо, що про будівництво ще 15–20 реакторів буде оголошено найближчим часом. І вони будуть підключені до загальної мережі у 2035–2050 роках», – заявив Грицевський.

Світова атомна генерація потребує $350–400 млрд інвестицій. А середній термін побудови нового реактора перевищує 10 років.

Які технології йдуть на зміну класичній атомній генерації? У своїй доповіді експерт розповів про очікування від добре знаної нами атомної генерації – великі блоки потужністю до 1000 МВт, які займають по декілька десятків гектарів та забезпечують електроенергією величезні території. Але є й інша атомна генерація – це реактори малої та середньої потужності, від 30 до 300 МВт, так звані модульні реактори, що можуть прийти на заміну не лише класичним атомним блокам, але й блокам теплової генерації.

Наприкінці 2016 року НАЕК «Енергоатом» вступив до Клубу країн-користувачів модульних реакторів, і сьогодні активно вивчає перспективи їхнього будівництва в Україні. Найбільша увага приділяється роботі з американською компанією Holtec, яка також будує в нас централізоване сховище відпрацьованого ядерного палива.

«Компанія Holtec вже шість років розробляє свій модульний реактор – SMR. Його потужність 160 МВт, розмір – 25 метрів у діаметрі, та близько 30 – у висоту, він займає 5 га. Такі реактори можна встановлювати біля великих виробництв та навіть великих міст, адже в нього фактично немає випромінювання», – пояснював Томас Марсил, віце-президент реакторних технологій Holtec International, на конференції в Києві.

Особливості модульних реакторів. Цикл будівництва – п'ять років, термін експлуатації – 80 років, потужний маневрений режим – лише за одну годину потужність можна зменшити або збільшити на 40%. Для порівняння: на деяких нинішніх реакторах можна зменшити-збільшити потужність на 20–25%, але для цього треба від 4 до 7 днів.

На відміну від нинішніх АЕС, де паливо вигорає лише на 4–5%, модульні реактори випалюють усе завантажене паливо майже повністю, що робить його значно вигіднішим з точки зору економіки.  

Сьогодні модульні реактори Holtec працюють на трьох майданчиках у США – як експериментальні моделі, та вже у 2022 році компанія планує запустити перші промислово-виробничі зразки. Паралельно йде сертифікація обладнання та технологій, щоб їх можна було передавати в треті країни.

Перспективи для українських машинобудівників. Оскільки реактори відносно невеликі, то мають потужну локалізацію виробництва. Фактично, їх можна зібрати на одному заводі та привезти на виробничий майданчик вже для остаточного встановлення. Усі деталі та комплектуючі, враховуючи корпус реактора, можуть бути замінені, якщо вийдуть з ладу. І для цього не треба замінювати увесь реактор, як це відбувається зараз.

Holtec готовий допомогти Україні розгорнути виробництво своїх реакторів на вже існуючих вітчизняних потужностях, або побудувати сучасні заводи. А це тисячі нових робочих місць та розвиток наукового потенціалу нашої країни.

Як підтримується українська «атомка»? В Україні швидкими темпами старіє парк атомних реакторів: 14 із 15 наявних блоків були побудовані ще за часів Радянського Союзу, і лише блок №2 на Хмельницькій АЕС введений в експлуатацію в 2004 році. Згідно з проектною документацією, радянські блоки типу ВВЕР (саме такі стоять на наших АЕС) мають термін експлуатації 30 років. Потім вони мають пройти тотальну перевірку, щоб подовжити термін експлуатації ще на 10 років.

«Поки що наш розвиток базується на існуючих потужностях, і наше основне завдання – збереження наявного парку енергоблоків і продовження терміну їхньої служби. По шести з 15 блоків ми вже отримали ліцензії на продовження терміну експлуатації. До 2020 року в нас стоїть грандіозне завдання: отримати ліцензії або почати відповідні роботи ще по шістьох енергоблоках», – заявив Юрій Недашковський, президент НАЕК «Енергоатом».

За 10 років на блоках можна знову провести процедуру перевірки, і термін експлуатації може бути продовжений ще на 10 років. У 2010 році вперше в Україні термін експлуатації був продовжений на 20 років. Йдеться про блоки №№ 1–2 Рівненської АЕС, але в 2020 році їх усе одно знов перевірятимуть. У 2023 році вдруге будуть переглядати термін дії блоку №1 Південно-Української АЕС, а в 2025 – вдруге під перевірку підпадають відразу три блоки: №2 Південно-Української АЕС, та №№1–2 Запорізької АЕС.

Проте безкінечно продовжувати термін експлуатації неможливо. Тож спеціалісти прогнозують, що вже на початку 2030-х років частину блоків доведеться остаточно виводити з експлуатації. Блоки №№ 1–2 Рівненської АЕС – точно. Нові модульні реактори можна встановлювати і на майданчиках старих АЕС.

«Участь «Енергоатому» в Клубі країн-користувачів малих модульних реакторів дозволяє тримати руку на пульсі найновіших ядерних технологій у атомній енергетиці. І, як знати, можливо, з 2022 року ми станемо однією із перших країн світу, яка буде приймати у себе такі технології, а можливо, ще й станемо енергетичним хабом, звідки ці технології будуть розповсюджуватись по всьому світу», – ділиться перспективами Недашковський.

Де ще можна встановити модульні реактори? Ще один аргумент «за» перспективність модульних атомних реакторів: Україна, як підписант Паризької угоди, повинна до 2050 року позбутися вугільної генерації. Вже сьогодні провідні фінансові інститути, такі як Світовий банк і ЄБРР, не видають кредити на проекти розвитку теплової генерації, а лише закінчують ті, що були запроваджені раніше.

Відмовляються від надання таких кредитів і приватні фінустанови. Тож разом із виведенням з експлуатації блоків АЕС Україні доведеться виводити й кілька десятків блоків на вугільних ТЕСах і ТЕЦах. На їхніх промислових майданчиках також можна встановлювати модульні реактори.

На конференції з безвуглецевих технологій автор Mind побачив представників великого бізнесу, як зарубіжних, так і українських, які вже зацікавилися новими інвестиційними можливостями в енергетиці. Навіть більше, у цій галузі формується справжня конкурентність. Разом із Holtec на конференції свої розробки презентували компанії GE Hitachi (Японія) та KHNP (Південна Корея).

Хто і які проекти модульних реакторів розробляє? На сьогодні за підрахунками МАГАТЕ у світі налічується 50 проектів та концептів реакторів малої та середньої потужності. Вони можуть бути як стаціонарні, так і пересувні. Причому розробляються як наземні, так і морські установки, керувати якими можна з берега дистанційно.

Серед країн, які розвивають ці технології, окрім США, Японії та Північної Кореї, також Канада, Франція, Китай, Росія, Індія, Аргентина і Південна Африка. До того ж, в Аргентині, Китаї та Росії вже йде будівництво абсолютно різних за технологією установок.

Ідея будувати самостійні модульні реактори закріпилася у світі на початку 2000-х років. Щоправда, тоді вони розглядалися переважно як резервні джерела для країн, що розвиваються, а також для віддалених поселень, виробничих та видобувних комплексів. Тобто місць, куди важко протягнути електричні мережі. Сьогодні ці проекти розглядаються саме як самостійні комплекси генерації для будь-яких місць, у тому числі й густонаселених.

В основі концепції їхнього розвитку лежить політика децентралізації виробництва та постачання електроенергії. На жаль, гігантські енергетичні проекти стали дуже вразливі. Будь-яке стихійне лихо або хакерська атака можуть вивести з ладу великі станції, і мільйони людей в одну мить залишаться без електрики. Натомість, локальні станції зменшують таку залежність й менше страждають від стихійних лих, бо мають щільнозакриту внутрішню інфраструктуру.

Через свій розмір та локальність модульні реактори набагато безпечніші, ніж великі АЕС. Другого «чорнобиля» на них не буде, бо на модульних реакторах задіяні інші технічні рішення.

За підрахунками МАГАТЕ, робота атомної генерації у світі з 1971 року запобігла викидам у атмосферу більше 100 млн тонн парникових газів – СО2. Тобто це, фактично, обсяги викидів індустріальної цивілізації за два роки. А отже, світова наука отримала ще два додаткові роки, щоб вдосконалити нові технології виробництва електроенергії, у тому числі і в атомній галузі. Адже менше за «атомку» парникові гази викидає лише гідрогенерація – лише 6 г на 1 кВт*год.