Bloomberg: мирный атом в частный дом — Россия включилась в гонку по созданию мини-АЭС

Мини-АЭС легче строить, чем традиционные атомные электростанции. Однако вырабатываемая ими электроэнергия может оказаться дороже, чем у ветряных и солнечных станций.

Атомная промышленность уже много лет топчется на месте, изо всех сил пытаясь конкурировать с более дешевыми формами энергии, при этом находясь под пристальным наблюдением из-за аварий на Фукусиме, в Чернобыле и Три-Майл-Айленде. 

У производителей есть желание вывести ядерную энергетику на совершенно иной уровень, тем самым возродив отрасль. Компании по всему миру, включая NuScale Power LLC в США, китайская China National Nuclear Corp. и российский Росатом, разрабатывают реакторы нового поколения, некоторые конструкции которых будут более чем на 90% меньше, чем громоздкие установки, доминировавшие в отрасли на протяжении десятилетий. Одна из моделей может поместиться даже в частный дом.

Эти электростанции спроектированы таким образом, чтобы возводить их было намного проще. Благодаря этому они могут сделать ядерную энергию доступным — и более чистым — вариантом для развивающихся стран, которым не нужны огромные реакторы.

Некоторые климатические активисты, приветствуя потенциал безуглеродного электричества, не совсем уверены в этом аргументе. Они по-прежнему беспокоятся о своей безопасности. И, учитывая стоимость солнечной и ветровой энергии, задаются вопросом, имеют ли небольшие реакторы экономический смысл даже с их более низкими ценами на строительство.

Пока правительства всего мира разрабатывают амбициозные планы по отказу от ископаемого топлива, растет и понимание, что закрытие угольных или газовых ТЭЦ может привести к перебоям в подаче электроэнергии, как это было видно из веерных отключений в Калифорнии в начале августа.

На ядерную энергетику приходится 20% энергии США, и эта цифра может вырасти с появлением небольших ядерных объектов. Сторонники ожидают возрождения ядерного синтеза, которое может привлечь 5,9 триллиона долларов глобальных инвестиций до 2050 года.

«По крайней мере, в настоящее время и в обозримом будущем трудно увидеть энергетическую систему, основанную только на возобновляемых источниках энергии», — рассказал Bloomberg Крис Колберт, директор по стратегии NuScale в Портленде, штат Орегон.

Поперечный разрез здания реактора NuScale Power

Защитники идеи небольших атомных станций считают, что небольшие модульные реакторы, или SMR, как их обычно называют, могут быть построены на заводах, доставлены грузовиком или поездом, а затем собраны на месте, что значительно экономит время и деньги.

Коммунальные предприятия могут установить только одну или связать несколько вместе, расширяя потенциальный рынок за счет включения стран, которым не нужна большая обычная атомная станция.

Некоторые конструкции также будут обеспечивать промышленное тепло и электричество — одно из возможных применений — в отдаленных деревнях в далеких северных широтах, где необходимо и то, и другое.

China National Nuclear была первой, кто прошел проверку Международного агентства по атомной энергии на безопасность конструкции SMR. Он начал строительство демонстрационной версии своей 125-мегаваттной станции Nimble Dragon в 2019 году.

А в России Росатом в прошлом году представил первый в мире действующий SMR на корабле. Компании в Южной Корее, Канаде и Великобритании также разрабатывают аналогичные конструкции.

В США NuScale работает над проектом реактора мощностью 60 мегаватт, которого хватит для питания 48000 домов в США, и его конструкция только что получила одобрение Комиссии по ядерному регулированию в этом месяце. Цилиндрический генератор энергии будет около 20 метров в высоту и 3 метра в диаметре. Это крошечный размер по сравнению с большими обычными реакторами, обычно имеющих мощность около 1000 мегаватт. И это дешевле.

Одна электростанция с 12 соединенными вместе реакторными модулями NuScale будет стоить около 3 миллиардов долларов по сравнению с некоторыми крупными проектами, стоимость которых для обычных атомных станций превышает 20 миллиардов долларов. Если все пойдет по плану, первая коммерческая установка NuScale будет сдана в эксплуатацию в Айдахо в 2029 году.

Конструкция NuScale основана на реакторах с водой под давлением, которые сейчас широко используются на обычных атомных станциях, поэтому данная технология знакома регулирующим органам и разработчикам. Другие разработчики пробуют иные технологии.

Компания Oklo Inc., базирующаяся в Саннивейле, Калифорния, работает над так называемым быстрым реактором, который может использовать ядерные отходы существующих электростанций в качестве топлива и охлаждается жидким щелочным металлом вместо воды. А миллиардер Билл Гейтс поддерживает компанию TerraPower LLC, которая работает над другим типом быстрых реакторов, в которых в качестве теплоносителя используется жидкий натрий.

«Это гонка, как на заре ядерной энергетики», — уверен Тед Джонс, старший директор по национальной безопасности и международным программам Института ядерной энергии, торговой ассоциации отрасли.

По словам разработчиков, небольшие станции также безопаснее. Основной риск, связанный с ядерной установкой, заключается в том, что может произойти утечка радиации, но поскольку в реакторах меньшего размера в активной зоне меньше ядерного материала, существует меньший потенциальный риск. NuScale заявляет, что ее конструкции могут быть установлены в подземных бассейнах с водой, что минимизирует риск отказа оборудования, поскольку им не нужны насосы для циркуляции воды для охлаждения.

Но наряду с меньшим размером, эти новые конструкции могут также иметь и более слабые системы для контроля за потенциальной утечкой радиации, считает Эдвин Лайман, директор по безопасности ядерной энергетики в Союзе обеспокоенных ученых. По его словам, это вызывает беспокойство, потому что также были предприняты попытки построить SMR ближе к населенным пунктам.

«Академик Ломоносов», плавучая атомная теплоэлектростанция, с двумя ядерными реакторами в Мурманске в августе 2020 г. 

«У вас может быть маленький реактор, но более слабая защита и меньшее расстояние до населенных пунктов», — рассказал Лайман. «Парадоксально, но крошечный реактор может в конечном итоге выбросить больше опасного материала, чем большой».

Малые реакторы рассматриваются как ключ к возрождению отрасли, которая сейчас далека от процветания. Строительство обычных атомных станций находится на минимальном уровне за последние 10 лет. По данным BloombergNEF, в первом квартале во всем мире строилось 52 объекта, что является самым низким показателем за десятилетие. И более 20% этих проектов сталкиваются с проблемами, которые могут сорвать их запуск, включая финансирование и политическую оппозицию.

Единственный ядерный проект в США — это два реактора на АЭС Фогтл в Джорджии, проект, который сейчас на годы отстает от графика, а его стоимость удвоилась и превысила 28 миллиардов долларов. АЭС V.C. Summer plant за 21 миллиард долларов в Южной Каролине была заброшена в 2017 году после банкротства главного подрядчика.

По словам Бретта Рампала, менеджера исследовательской группы Clean Air Task Force, малые реакторы могут изменить это уравнение, и катализатором станут усилия по сдерживанию изменения климата. Более дюжины штатов и территорий США потребовали создания безуглеродных электрических сетей во главе с планом Калифорнии по полной ликвидации углерода к 2045 году.

Из-за высокой нагрузки солнечные и ветряные установки зачастую не могут обеспечивать круглосуточное электроснабжение. Это было одной из причин, по которой в Калифорнии, где в последние годы были выведены из эксплуатации 9 гигаватт газовых электростанций, в августе возникли перебои в подаче электроэнергии, спрос на которую вырос из-за аномальной жары. По словам Рампала, закрытие электростанций с базовой нагрузкой может создать разрыв — «И современные реакторы хотят его заполнить».

Реактор Oklo с мощностью 1,5 мегаватта способен поместиться внутри дома, но его мощности будет достаточно для работы около 1200 домов в США. Комиссия по надзору за ядерной безопасностью США приняла заявку компании на получение лицензии в марте, став первым, кто использовал новый процесс оценки, который агентство внедрило для ускорения процесса проверки.

Джейкоб ДеВитте, генеральный директор и соучредитель Oklo, сказал, что проект может получить одобрение в течение двух лет, а система может быть запущена через год после этого.

Рабочие на площадке установки корпуса реактора на АЭС Fuqing Китайской национальной ядерной корпорации в провинции Фуцзянь на юго-востоке Китая в 2018 г. 

«Ядерная энергия — это действительно важная часть наших решений по климату», — сказал ДеВитте. «Вот где действительно творится история».

Но есть вопросы о том, будут ли малые атомные электростанции конкурентоспособными в эпоху возобновляемых источников энергии. NuScale, например, стремится создать электростанцию, которая могла бы продавать электроэнергию по цене 55 долларов за мегаватт-час. Oklo ожидает, что более поздние версии его систем мощностью от 10 до 15 мегаватт будут конкурентоспособными с мощностью по цене 70 долларов за мегаватт-час.

TerraPower разрабатывает реактор мощностью 345 мегаватт, при нормированной стоимости электроэнергии 50 долларов за мегаватт-час. Его можно подключить к системе, которая накапливает тепло в расплаве соли для производства дополнительной энергии в периоды высокого спроса. Генеральный директор Крис Левеск сказал, что это увеличит мощность до 500 мегаватт и снизит стоимость до 40 долларов.

Ожидается, что система TerraPower будет стоить 1 миллиард долларов, и как утверждает Левеск, что демонстрационная установка может быть запущена к 2028 году. Такая гибкость была бы очень полезна, например когда в Калифорнии в начале этого месяца не хватило электроэнергии.

«Мы считаем, что во многих подобных станциях будет потребность», — сказал Левеск.

Тем не менее, энергия ветра в большей части мира сейчас стоит около 44 долларов за мегаватт-час, а солнечная энергия — 50 долларов. По данным BloombergNEF, в некоторых регионах к концу десятилетия стоимость возобновляемой энергии будет ниже 20 долларов за мегаватт-час.

«Логика строительства небольших модульных реакторов не имеет экономического смысла», — считает Лайман.

Сдвиг происходит потому, что США сильно отстают от других стран в строительстве больших реакторов. В настоящее время на большей части этого рынка доминируют Россия и Китай, в то время как США «полностью отсутствуют», согласно мартовскому отчету Министерства энергетики США, в котором это событие обозначено как серьезный удар по стратегическим интересам США.

США предпринимают шаги для решения этой проблемы, в частности, сняв запрет на госфинансирование ядерных проектов в других странах, особенно на развивающихся рынках. По словам Криса Гадомски, аналитика BloombergNEF, большая часть любого будущего ядерного экспорта будет связана с небольшими ядерными проектами.

«Мы больше не собираемся экспортировать большие реакторы», — сказал он. «Маленьким странам они не нужны».

Перевод Станислава Прыгунова, специально для «БВ»

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован.