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

Андрей Виноградов, к.т.н., гл. конструктор проектов, и др. 

«Еще в 2019 году на Петербургском экономическом форуме Владимир Владимирович Путин поручил правительству РФ и Российской академии наук проработать вопрос использования Минусинской долины[1]». Министр обороны РФ Сергей Кужугетович Шойгу не так давно после этого на встрече с сотрудниками Сибирского отделения РАН, по сути, объявил о новой программе: «Нам необходимо… построить три, а лучше пять крупных научно-промышленных, экономических центров, проще говоря — городов с населением 300−500 тысяч, лучше — до миллиона человек [1]». 

«И не просто город построить и столицу сюда перенести, а сделать их совершенно конкретно направленными на ту или иную сферу деятельности [2]». «Это заявление вызвало множество комментариев в социальных сетях, в основном тон их был скептическим, поскольку, по всей видимости, на воплощение этой идеи в стране нет ни сил, ни средств [1]», но есть неотложная необходимость создать города в Сибири. В Мире многие проекты городов с нуля стали провальными. Однако, «Опыт КНР показывает, что с нуля успешны только города, куда вначале приходят экспортно ориентированные технологические (лучше всего высокотехнологичные) компании-гиганты, и лишь прицепом за ними идет индустрия недвижимости. Применительно к Минусинской долине это означает, что здесь нужно сначала построить передовые заводы со стабильным спросом, которые обрастут средним и малым бизнесом, после чего «нарисуются» филиалы крупных банков. А без этого не получится обеспечить массовый приезд людей и строительный бум [1]». 

Из истории региона: - «вот пытались построить на месте Минусинска Энергоград, а сейчас на месте планируемых к постройке 22-х заводов горы мусора и щебня, а Минусинск так и остался Минусинском, только жизнь посложней стала [3]». Ближайшие города к Минусинской долине  это г. Абакан, на Юг от г. Красноярска, есть шоссейная дорога, расстояние по трассе составляет 409 км [8]. Минусинская долина (котловина) расположена вокруг г. Абакан и на Юг от реки Туба, впадающей в Красноярское водохранилище.   

В данной статье я предлагаю обсудить концепцию энергетического обеспечения нового города и город образующих предприятий. Существенной проблемой в продолжение проекта нового «города с нуля» будет то, что его «инициаторами выступают харизматические и яркие лидеры, которые уверены, что им все по плечу. Но у них зачастую нет продолжателей [1]», возможно кого из местных подберут подходящего. В лидерах России что-то пока не обнаруживается такового. Поэтому обсуждение энергетического обеспечения «города с нуля» рассчитано в первую очередь на будущее поколение инженеров, которые сегодня являются студентами и аспирантами, а не на менеджеров, которые в своём большинстве с заграничными дипломами ничего не соображают в создании высокотехнологичного производства, а попросту говоря - неучи.

Средняя температура в июле месяце составляет 21,1 градус по Цельсию, в январе – минус 18. Зимы малоснежные. Большая часть почвы котловины представляет чернозем, вегетационный период длится 160 дней. За такие комфортные климатические условия еще ссыльные декабристы называли Минусинскую котловину «Сибирской Италией»[17].

Итак, рассмотрим разведанные полезные ископаемые в Минусинской долине, см. рис. 1. Начнём по порядку по часовой стрелке диаграммы, начиная с меди.

Рис. 1. Полезные ископаемые Минусинской котловины, Дмитрий Циулин[4]

1. Медь. Конечно, нельзя переработку руды и выплавку медных слитков производить горячим способом, как на комбинате г. Норильска. Электротермический способ даёт большое количество вредных газов. На сегодня есть более чистый способ переработки - электролизный, но он требует большое количество электроэнергии. В дополнение необходимо построить комбинат изготовления медной проволоки и медной пудры для электронной промышленности.

2. Железная руда. Для получения чугуна и стали термический способ, как на Магнитке, также не годится, большое загрязнение воздуха, проблемы с улавливанием вредных здоровью и природе газов, и т.д. Нужно прямое преобразование концентрата руды в железо, но опять-таки потребуется много электроэнергии.

3. Каменная соль. Производство относительно простое, но лучше трактора, экскаваторы и т.п. заменить с дизеля на электротягу.

4. Свинец. Пары свинца для человека вредны, надо делать новую технологию переработки руды и отливки свинцовых слитков с минимальными вредными выбросами.

5. Графит. Пыльная технология есть, нужна её существенная модернизация для сохранения экологии Минусинской долины.

6. Уголь. Пользуется большим спросом, особенно для частного сектора ДПК (длинно пламяный каменный) уголь. Нужна железная дорога и автоматизированный развесочно - погрузочный терминал.

7. Сельское хозяйство, в т.ч. животноводство. Минусинская котловина, о которой идет речь, находится в южной части Восточной Сибири. Данная местность расположена между несколькими горными грядами и отличается необычайно мягким климатом. Средняя температура в июле месяце составляет 21,1 градус по Цельсию, в январе – минус 18. Зимы малоснежные. Большая часть почвы котловины представляет чернозем, вегетационный период длится 160 дней. За такие комфортные климатические условия еще ссыльные декабристы называли Минусинскую котловину «Сибирской Италией». Впрочем, зимой из-за эффекта выхолаживания впадин морозы доходят до минус 50 гр. Цельсия, но не часто. А так не холоднее, чем в Москве. Засоленность почв присутствует в степях Хакасии на глубине до 1 м. Именно поэтому здесь не растут деревья, территории не зарастают как на лесных почвах [6].

8. Золото. Технология добычи не пыльная и простая, нужно много электроэнергии. В дополнение нужно построить комбинат по отливке золотых банковских слитков, и для изготовления золотой пудры и проволоки для электронной промышленности.

 

Для опережающего развития вокруг создаваемых городов надо будет создать специализированные производственные кластеры высокотехнологичного профиля:

1. Комплекс консервных заводов переработки продукции сельского хозяйства, изготовления сырокопченых колбас с кониной, мясных консервов длительного хранения.
2. Тепличный комплекс круглогодичного выращивания овощей (на хвостах АЭС).
3. Завод изготовления оружейной медной фольги для оболочки пуль и медной пудры.
4. Завод изготовления свинцовых пуль в медной оболочке, патронов.
5. Завод и КБ изготовления печатных плат для смартфонов, компьютеров и т.п. по лазерной технологии нанесения проводников с использованием золотой пудры.
6. Завод и КБ по изготовлению российского смартфона «Р-Фон».
7. Завод и КБ по изготовлению чипов (копия Тайваня, если Китай согласится).
8. Завод и КБ по сборке «Атомного двигателя» для мини-АЭС.
9. Завод по изготовлению бездымного пороха и шашек твердотопливных ускорителей из льна (вместо хлопка).
10.  Текстильное производство льняного полотна с окрашиванием минеральными красками.

На основе имеющихся полезных ископаемых ресурсов и производств, создаваемых с целью переработки и использования их сырья, должны быть созданы мощные научно-производственные кластеры, производящие конкурентоспособную продукцию мирового уровня. Все они требуют большого количества электроэнергии.

К настоящему моменту конкретное место расположения новых городов не определено, см. рис. 2 и 3, т.к. необходимо сначала определиться с составом производственных кластеров и сделать оптимизированный проект их размещения на площади, а затем уж и определятся сами собой места городов, и транспортные пути от жилых районов к производствам. А также определятся расположение железнодорожных путей и шоссейных дорог.  Первым делом будет создан «Штаб строительства региона Минусинская долина». В штабе будут организованы отделы: планово-архитектурный, привлечения инвесторов, кадров строителей производственных кластеров и жилых зданий, налоговый, МЧС, МВД, таможни, банка от ЦБ РФ, золото - валютный отдел, образования (ясли, детские сады, школы, вечерние школы, ПТУ, ВУЗы), отдел культуры,  и др. После разрастания кластера они все перейдут в структуру города.

У каждого производственного кластера будет свой инвестор, который и поставит руководителем кластера своего выдвиженца, который будет обязан руководствоваться Федеральными законами РФ и планами по срокам госзаказа на объект. Электропитание предлагается сделать раздельным на каждый производственно-жилой кластер - это сделает электропитание надежным и бесперебойным. На рис. 3 показан вид долины в районе расположения медных месторождений на юго-запад от г. Абакан. На рис. 4 показана примерная структура производственно-жилого кластера без привязки к координатам расположения города.

 

Рис. 2. Расположение Минусинской котловины (впадины) на карте[5]

 

Рис. 3. Республика Хакасия, Минусинская впадина, вид долины реки Уйбат (фото Д.А.Мамонтова МГУ, 2009 г.) [6]

 

Рис. 4.  Структура производственно-жилого кластера (авт.)

Как делали в Китае (КНР), надо создать штаб и начать, в первую очередь, со строительства объектов  электроснабжения и завода стройматериалов. Надо решить вопросы доставки материалов и оборудования, построить дороги. Затем приступить к строительству упрощенных жилых корпусов для рабочих и инженеров на окраине города, и одновременно приступить к строительству  производственных зданий и монтажу оборудования, и т.д.

С какого кластера начать строить город? Я бы начал с тех производств, которые в первую очередь необходимы себе (еда, электричество, тепло, транспорт), и которые востребованы на мировом рынке с большой стоимостью. Продажей товарной продукции кластера можно сразу начать погашать инвестиции.

 

ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЕ

Первым делом это электроснабжение строительных площадок каждого кластера. И это главный вопрос для этого региона Сибири.  Дизельные электрогенераторы требуемой мощности заведомо не обеспечат, да и дизельного топлива не напасешься.

Тянуть ЛЭП от г. Абакан, в котором мощности не достаточно, надо тянуть ЛЭП от г. Красноярск - расстояние примерно 350 км по прямой до селения Листвянка, см. карту на рис. 8, нужна будет воздушная линия (ВЛ) 330 кВ и понижающая подстанция (ПС). Стоимость подвода электроснабжения будет соизмерима со стоимостью производственных зданий и оборудования кластера, т.е. очень дорого и долго. Согласно утвержденного  сборника  «Укрупненные  стоимостные  показатели  линий  электропередачи  и подстанций напряжением 35-1150 кВ» №324тм - т1 для электросетевых объектов ОАО «ФСК ЕЭС»[11], можно по таблицам примерно определить стоимость электропитания кластера на 400 МВ*А потребления мощности.

Таблица 1. Базисные показатели стоимости ВЛ 35-1150 кВ переменного тока на стальных и железобетонных опорах

Для свободностоящих опор и 2-х цепей с сечением сталеалюминевого провода сечением 400 мм² стоимость составит  3440 тыс. руб./км.  Для 350 км*3440000 = 1204 млн. руб. = 1,2 млрд. руб. Потери мощности составят 21% от передаваемой.

Таблица 12. Базисные показатели стоимости открытых ПС 35-1150 кВ

Напряжение ПС 330/110/20 кВ, количество АТ шт.2 и мощность трансформатора 200 МВ*А, схема РУ: на стороне ВН  Четырехугольник. 330-7; на стороне СН  Одна рабочая, секционированная  выключателем, система шин. 110-9, количество ВЛ на стороне ВН 2 цепи, на стороне СН 4 цепи. Капвложения составят 288580 тыс. руб. на одну ПС.

 Итого, примерно для самого дешёвого варианта стоимость ЛЭП и ПС составит примерно 1,5 млрд. руб., и это без учета стоимости оборудования, подготовки трассы, территориальных коэффициентов удорожания, транспортных и погрузочно-разгрузочных расходов, и т.д. и т.п.  Ещё будут расходы на реновацию 2% и ремонт 2,5% от стоимости ВЛ330. Оплата электроэнергии будет по тарифу. Нужно еще строить понижающую напряжение подстанцию в кластере. Да и защитить ЛЭП длиной в сотни километров и подстанцию от терактов практически невозможно. Т.е. возможны перебои в работе кластеров, а это миллионные прямые невосполнимые убытки.

Выгоды от ЛЭП нет.

Ставку на угольные тепло - электростанции делать не следует, поскольку будет загрязнение экологии Минусинской котловины.

Наиболее подходящим вариантом может быть выбрана атомная энергетика. Строить большую АЭС на базе реактора ВВЭР-1200 мощностью 1200 МВт эл. за 220 млрд. руб. смысла нет, столько электроэнергии не требуется. А для атомных станций малой мощности (АСММ) ГК «Росатом» предлагает два варианта. Это АЭС на базе реактора РИТМ-200Н [13] и на базе РУ "Шельф"[13].

Проект  РИТМ-200Н  главного  конструктора  АО  «ОКБМ Африкантов». Вопрос: о чем он думал, когда конструировал такой не транспортабельный  и  неподъёмный  «мастодонт»  для  северных регионов  России,  где  нет  ни  дорог,  ни  кранов  большой грузоподъёмности. Из  доклада  на  Конференции  представителей  проектно- конструкторского  комплекса  атомной  отрасли  России  (2021  г.) [14]  Щекина  Дмитрия  Владимировича,  заместителя  главного конструктора  РУ ВВР АСММ  АО «ОКБМ Африкантов»: - Габариты РИТМ-200Н:   диаметр 8,7 м, высота  22 м. Масса РУ: 1500 т.  В  реакторе  размещена  активная  зона  кассетного  типа,  содержащая 199 ТВС (тепловыделяющих сборок) с металлокерамическим топливом из  обогащённого  до  20  %  урана-235.  Не  смотря  на  замену циркониевых оболочек  твэлов на хромоникелевый  сплав, вероятность образования  водорода  при  истечении  воды  из  1-го  контура  не устранили.  Срок  эксплуатации  активной  зоны  –  7  лет.  Технические параметры  РИТМ-200Н  [15]:  Электрическая  мощность    не  менее  55 МВт,  тепловая  - 190 МВт,  к.п.д.   28%  -    т.е.  греет  больше окружаю среду. Площадь  станции    11,2  Га (0,11  км²),  см.  рис.  5.  Заявленный  срок сооружения      4  года  [14].  За  4  года  вряд  ли  можно  без  крана  грузоподъёмностью  1500  тонн    построить АЭС.  Да  ещё  со  зданиями  и  сооружениями,    как  на  материке,  для большой традиционной АЭС.

 

Рис. 5 [14]

Проект  АСММ на базе РУ   «ШЕЛЬФ» [15],  главный конструктор АО «НИКИЭТ им. Доллежаля», Москва, известного так же, как  автора  проекта  уран-графитового  канального  реактора РБМК-1000 (Чернобыльская авария), не решившего до настоящего времени проблемы с утилизацией радиоактивного графита. Атомная  турбогенераторная  установка  (АТГУ)  [15]    «Шельф»  включает двухконтурную  атомную  РУ  с водо-водяным  интегральным реактором    тепловой    мощностью  28    МВт,    турбогенераторную установку  (ТГУ),    обеспечивающую  выработку    электроэнергии мощностью    6  МВт    и    систему  автоматизированного    и дистанционного  управления. Из  доклада  21.12.2017    Д.Г.Куликова  (НИКИЭТ)  на  совместном заседании  НТС  №1  и  НТС  №8  ГК  «Росатом»  по  вопросу  технико-экономической оценки типовой АСММ на базе АТГУ  «Шельф» [15]:

Тип реактора - водо-водяной под давлением. Компоновка - интегральная, двухконтурная. Тепловая мощность - 28,4 МВт. Мощность электрическая - 6,6 МВт (к.п.д. = 23%). Кампания активной зоны до 44000 эффективных часов (ред. это около 5 лет). Периодичность перегрузки до 6 лет. Требования к ремонту и тех. поддержке   -         КИУМ - до 0,8; срок службы до заводского ремонта 12 лет. Срок службы РУ - 60 лет. Манёвренность  -  20%  -100%  Nном,  скорость  изменения паропроизводительности до 1% в сек. Габарит РУ    -   Диаметр 8 м, длина 10 м. Масса энергокапсулы - 375 т.

 

Рис. 6. Площадка наземного варианта РУ «Шельф» [15]

Анализ предложений ГК «Росатом» видов РУ для АСММ показывает, что без строительных работ не обойтись, оборудование громоздкое и трудно транспортируемое. Стоимость ещё не определена, но если сравнить по аналогии с плавучей АЭС, то эти энергоблоки совсем не дешевые. Эти предложения «Росатома» не годятся для энергопитания домов в городе и производственных кластеров высокотехнологичного профиля в Минусинской впадине.

 

 

Альтернативное решение производства электроэнергии для новых городов и предприятий Минусинской котловины

Мы  в  преддверье  новой  парадигмы  производства  электроэнергии, которая,  наконец-то  «станет  продуктом  (товаром),  а  не мегапроектом» штучного исполнения»  [14,15], например, с помощью «Ядерных  батареек»  [12,  13].  Массовое  заводское  производство «Ядерных  батареек»  будет  налажено,  и  их  надо  будет  только доставлять  к  месту  эксплуатации  и  периодически  менять  на  новые. Масса ядерных батареек в составе с электрогенератором, т.е. вся мини-АЭС, до 40 тонн. Никаких  строительных  работ,    обслуживающего  персонала  и  ремонта не требуется, полностью  автономная работа по принципу "подключи и эксплуатируй" (plug and play) [12]. Сломалась, автоматически за секунды подключится взамен «Ядерная батарейка» из горячего резерва. А если вообще, какая авария на линии нагрузки, то можно и подождать, и подключить после устранения неисправности «Ядерную батарейку» из холодного резерва.

Наиболее выгодное решение для каждого кластера установить, без строительных работ, несколько собственных мини-АЭС типа «Жаркая ядерная батарейка»[7] воздушного охлаждения, или «Ядерная батарейка 400 Гц» водяного охлаждения.

В первом случае максимальная установленная мощность одного энергоблока будет около 1,5 МВт эл., а для водяного охлаждения (в русле реки положить на дно) мощность одного энергоблока, см. рис. 7, можно получишь в пределах от 5 до 50 МВт эл. при массе до 40 тонн всей мини-АЭС из одного энергоблока - «Ядерной батарейки»[16]. Четыре энергоблока по 50 МВт это уже 200 МВт эл. без стройки. Стоимость и тариф определим позже.

 

Рис. 7. Упрощенный рисунок «Ядерной батарейки» для подводного размещения[16]

 

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Чтобы проект строительства города в Минусинской котловине «с нуля» не стал провальным следует использовать опыт Китая[1].

2. Нужно заблаговременно собрать и испытать на деле команду специалистов продолжателей проекта на случай угасания жизненной силы начинателей проекта.

3. Вокруг будущего города нужно сначала построить предприятия сельского хозяйства (выращивание льна, коневодства, молочного скота, птицы и т.п.) и их глубокой переработки, а также предприятия добычи из месторождений сырья со стабильным спросом (золото, медь и т.п.), которые обрастут средним и малым бизнесом, после чего «нарисуются» филиалы крупных банков.

4. Картину маслом портят большие деньги. В частности, наиболее привлекательные участки под строительство города, как правило, за копейки заранее куплены лицами, аффилированным  с чиновничеством. А затем перепродаются государству и девелоперам по сумасшедшим ценам [1]. А поэтому, заранее надо отсечь влияние на финансирование и структуру проектов чиновников и академиков, т.е. их не подпускать к проекту на пушечный выстрел. И это надо сделать сразу Уставом города на законодательном уровне. Нужен Госплан и Госзаказ на сооружение городов и сопутствующих предприятий (заводов) в по срокам и по содержанию работ, а не по освоенным средствам.

5. Показанных на рис. 1 месторождений на самом деле нет в указанных на рис. местах Минусинской котловине, кроме рассыпного золота восточнее населённого пункта Пономаревка, см. рис.8 карта 1930 года[18]. Медные месторождения вообще находятся по левому берегу реки Енисей, вдоль реки Абакан чуть южнее города Абакана. Там же и свинец, и ещё южнее - месторождение железа. Скорее всего, первый город следует строить равноудаленным от этих месторождений, с целью сокращения времени на переезд сотрудников к рабочим местам. Подходящим, получается, строить город на берегу реки Енисей, что позволит и речной порт построить, и освоить транспортный путь по реке.

6. Следует отметить, что население городов в 200 - 300 тыс. человек нельзя создать на обслуживании только месторождений, нужно обязательно создавать попутно высокотехнологичные производства, а это тянет за собой жилищный вопрос для высококлассных специалистов. Их приезд и будет наполнять население города.

7. В целом на такие проекты тратится намного больше средств, чем заявляется в начале. Да, и люди не расхватывают квартиры в новых чудо-центрах как горячие пирожки [1]. Для приглашённых специалистов надо делать бесплатными их квартиры, т.е. оплачивать их за счет производства.

А без выполнения перечисленных пунктов, но  будут ещё и другие, не получится обеспечить массовый приезд людей и строительный бум.

 

Рис. 8. Карта за 1930 год [18].

 

Рис. 9. Условные обозначения к карте рис. 8 [18].

Способна ли Россия возводить... (цитата - тезис)

Путин поручил правительству ... проработать вопрос использования Минусинской долины. Есть план, пока похожий на идею. А идея без тщательной проработки, и без месторождений с экспортным потенциалом, и без высокотехнологичных производств и институтов обучения  - это утопия. Чиновники - неучи всё разворуют и утопят проекты новых городов в Сибири.

           

Продолжение следует

Посмотрим и обсудим, на какие расстояния возможны переезды рабочих на рабочие площадки месторождений от города. А также, какие производства выгодно строить первыми, а также определимся с расположением мини-АЭС и её мощностью.

Ссылки:

1. «Шойгуград» начнут строить в 2022 году в сибирской Италии.pdf
2.  Как Россия планирует построить новую столицу в Сибири и где именно она будет_ _ ДРЕВО _ Дзен.pdf
3.  Где Шойгу будет строить новые города в Сибири_ _ ИА REX.pdf
4. Первым новым городом Шойгу в Сибири будет Электроград.pdf
5. Минусинская котловина карта России - Фото подборки.pdf
6. Три загадки Минусинской котловины _ Про Потоп _ Дзен.pdf
7. PRoAtom - «Жаркая ядерная батарейка» - мини-АЭС для жаркого климата.
8. 08 Расстояние между Красноярском и Абаканом.pdf  По трассе составляет 409 км, а по прямой - 271 км.
9. Потери лэп.pdf
10.  Многомиллионные убытки из-за потерь мощности на линиях электропередач.pdf
11.  Сборник «Укрупненные  стоимостные  показатели  линий  электропередачи  и подстанций напряжением 35-1150 кВ» 324 тм - т1 для электросетевых объектов ОАО «ФСК ЕЭС».
12. Приказ от 26.12.2023_10-э_КТ_2024 Об установлении единых тарифов ... на 2024 год, Хакасия.pdf
13.  PRoAtom - Варианты экономически выгодного применения миниатюрных атомных источников. Ч1 .pdf
14. Анищенков_В.А._АСММ_в_Якутии. Доклад с конференции представителей проектно-конструкторского  комплекса 2021 дек .pdf
15.  Слободчиков  А.В    АСММ_4,  «АСММ  Шельф».  Доклад  с конференции  представителей  проектно-конструкторского  комплекса Росатом, 2021 дек. .ppt
16.  PRoAtom - «Ядерная батарейка 400 Гц» для месторождений и обособленных поселений.pdf
17. Место для нового города в Сибири выбрано неслучайно.pdf
18. Карты «Карта полезных ископаемых Минусинско - Енисейского района» (1930).pdf