Битва ядерных компактов: рыночные перспективы малых АЭС
Дата: 10/01/2019
Тема: Малая энергетика


Почему АЭС малой мощности могут стать главным рынком будущего

Валентин Гибалов, «Известия»

Российская госкорпорация «Росатом» является безусловным фаворитом в мире по количеству экспортных проектов атомных электростанций (АЭС). Однако основной коммерческий продукт корпорации — энергоблоки с реактором ВВЭР-1200 — политически, технически и экономически доступны не такому большому количеству стран в мире. И большая часть из них уже охвачена контрактами.



В «запасных» у «Росатома» остаются в основном довольно экзотичные направления вроде Саудовской Аравии, Филиппин, Колумбии или Нигерии. С учетом тренда на отказ от атомной энергетики во многих развитых странах перспективы новых контрактов выглядят все более тревожно. Текущие объемы по продаже больших атомных энергоблоков рискуют в будущем сильно сократиться. «Известия» изучили некоторые перспективы развития рынка атомной энергетики.

Разворот к малому

В сложившейся ситуации выходом может быть создание нового продукта, коим видятся атомные станции малой мощности (АСММ). Снижение размеров не только позволяет расширить круг клиентов, которые могут себе позволить атомную станцию финансово и с точки зрения совместимости с размером своей электросети, но и изменить отношение публики к атомной энергетике.

На фоне неприятия традиционной атомной энергетики в развитых странах развитие АСММ спонсируется государством и нейтрально встречается публикой в США, Великобритании и Канаде. Обсуждение первых АЭС с АСММ ведется в ключе «новой низкоуглеродной энергетики», а не «страшно опасного атома». Фактически малые АЭС начинают выглядеть спасительной палочкой для всей индустрии атомной энергетики.

борьбу за будущий рынок вступает порядка ста проектов АСММ различного облика, впрочем, буквально десяток из них имеют продвинутую стадию разработки и готовы получить лицензии (свидетельства о безопасности конструкции) от национальных атомных регуляторов. В частности, американский стартап NuScale начал процедуру получения лицензии у регулятора NRC в феврале 2018 года. Получение лицензии NRC на строительство и эксплуатацию будущего реактора предполагает расходы в пару сотен миллионов долларов, которые складываются из проведения обосновывающих безопасность экспериментов и расчетов, подготовки документации, и наконец — оплаты работы собственно специалистов атомнадзора США. Причем подается не какая-то концепция, а проект, проработанный практически до рабочей документации. В случае NuScale речь идет о поданных 12 000 страниц документов. Такие инвестиции в лицензию показывают определенную уверенность инвесторов NuScale в коммерческом будущем разработки. Есть у NuScale уже и проект строительства АЭС с 12 модулями реакторов в штате Айдахо, в котором два модуля готово выкупить государство.

Затаившиеся плюсы, крадущиеся минусы

В чем же преимущества малых АЭС перед традиционными, большими, которые заставляют разработчиков плодить все новые и новые проекты? К ним можно отнести несколько моментов:

— Реакторные модули малых АЭС должны производиться на машиностроительных заводах крупными сериями в виде законченных блоков. Это сокращает сроки и снижает сложность строительства АЭС — краеугольные камни сегодняшних проблем рынка новой атомной энергетики.

— Малые АЭС должны быть высокоманевренными, в отличие от своих больших собратьев, и поэтому хорошо дополнять переменчивые возобновляемые источники энергии — ветер и солнце. Поскольку все более менее перспективные планы строительства ветро-солнечной энергетики требуют дополняющих партнеров, подхватывающих энергетику ночью и в штиль, возникает большой потенциальный рынок — и он для маневренных АЭС.

— Но и в рамках традиционных энергорешений АСММ получают новые ниши по сравнению с блоками гигаваттного калибра — это энергосистемы небольшого размера, куда большие АЭС просто «не лезут».

— Малая модульная АЭС стоит дешевле в абсолютных значениях или может наращивать мощность последовательно, путем строительства все новых модулей, что сильно упрощает поиск финансирования для энергопроектов.

Разумеется, есть и минусы, которые сводятся к одному: стоимость киловатт-часа, вырабатываемого на АСММ. Так, в известном проекте строительства реакторного модуля Toshiba 4S (10 МВт) в городке Галена (штат Аляска) стоимость электроэнергии получалась на уровне 56 центов за кВт·ч (~36 рублей за кВт·ч) — заметно дороже даже электроэнергии с дизель-генераторов. Проект плавучей малой АЭС (ПАТЭС) «Академик Ломоносов» в бездотационном варианте имел бы стоимость электроэнергии в районе 60 рублей за кВт·ч — и опять эта цена была бы неконкурентна с дизель-генерацией или угольной ТЭС, которая существует сегодня в месте будущей дислокации «Академика Ломоносова».

Такое несоответствие бумажных преимуществ, стремления занять «перспективный рынок» и неконкурентности реальных проектов обескураживает. Причины дороговизны, впрочем, известны разработчикам, и они ведут работу по снижению себестоимости АСММ.

Один из важных элементов высокой цены — отношение атомных регуляторов к малым станциям, как к большим. Например, охрана малых энергоблоков требуется вполне взрослая, хотя строительство АЭС пока предполагается в регионах Крайнего Севера или на территории военных и атомных обьектов, куда невозможно попасть незамеченным. Также полем дискуссий является обращение с отработанным ядерным топливом малых станций. На полноразмерных АЭС для этого существует полноценная дорогостоящая инфраструктура, а конструкторы АСММ хотели бы вынести ее за пределы станций и в идеале перевозить модули ядерных реакторов на специальный завод для разгрузки (существующее законодательство не позволяет этого делать). Наконец, проекты АСММ отходят от традиционных эшелонированных систем расхолаживания реактора в случае аварии.

При этом конструкторы АСММ не просят поблажек, просто физика малых реакторов позволяет бороться с потенциальными аварийными ситуациями естественным путем, без привлечения активных систем. Так, реакторы NuScale способны охлаждаться до безопасного состояния без каких-либо действий операторов: просто за счет запаса выкипающей воды вокруг реактора и на завершающем этапе — за счет конвекции атмосферного воздуха. Размеры реакторных установок малых АЭС позволяют закапывать их в землю, упрощая конструкции барьеров нераспространения.

Есть еще один немаловажный аспект, делающий АСММ перспективными. Относительно небольшие размеры и капиталовложения при строительстве опытного блока позволяют доводить до практики многие идеи конструкций и технологий ядерных реакторов, проигравших в свое время соревнование традиционным двухконтурным реакторам с водой под давлением.

Среди АСММ можно найти быстрые натриевые реакторы (вышеупомянутый проект Toshiba 4S и General Electric PRISM), реакторы с расплавом урановой (американско-канадский проект IMSR от Terrestrial Energy) или ториевой соли (LTFR от Flibe Energy) в качестве топлива или отечественные свинцово-висмутовые и свинцовые проекты СВБР-100 и БРЕСТ-300-ОД. Есть и совсем концептуально революционные, вроде «реактора-свечи» от стартапа TerraPower, финансировавшегося Биллом Гейтсом.

Преобладают, впрочем, традиционные водные решения, разработчики которых надеются достичь конкурентной стоимости проектов за счет серии и упрощения конструкции. К таким можно причислить проекты Westinghouse SMR, корейский KAERI SMART, китайский ACP100 (.pdf), отечественный КЛТ-40С и РИТМ-200 или французский подводный Flexblue. Чуть более экзотичные варианты представлены проектами NuScale IPWR, кипящим водяным реактором GE NMR, Mitsubishi IMR и аргентинским (!) проектом CAREM 25 (.pdf).

Государственное покровительство

Одним из государств, активно меняющим атомное законодательство под строительство малых реакторов, является Великобритания. В 2017 году Национальная ядерная лаборатория Великобритании провела анализ технической зрелости и применимости существоваших в мире на тот момент проектов АСММ по критериям их готовности к обоснованию безопасности по существующим подходам, техническим рискам, доступным разработчикам ресурсам и экономическим перспективам. Как итог в 2018 году стартовала программа по созданию инфраструктуры малых реакторов, включающая в себя прежде всего настройку законодательства с целью упростить сертификацию АСММ, но также подразумевающая грантовое финансирование в размере $262 млн английских, американских и канадских разработчиков малых реакторов и компонентов.

Драйвером интереса к малым АЭС в стране является наличие большого количества реакторного плутония, который было бы очень дорого и обидно захоранивать, и дороговизна в английских условиях традиционных проектов АЭС. Пока программа по малым реакторам не имеет конкретных задач по строительству, однако планируется, что в будущих итерациях подобные АЭС будут профинансированы и построены до 2030 года.

Одновременно с Англией в Канаде в 2018 году была опубликована «дорожная карта» по атомным станциям малой мощности, направленная на создание «индустрии АСММ», которая должна заняться их строительством где-то между 2025 и 2040 годом. Как и в Великобритании, работа пока направлена на оптимизацию процесса лицензирования (который, впрочем, в Канаде проще и дешевле, чем в США, в связи с чем страна уже привлекла несколько групп разработчиков), на снижение технических рисков и стоимости АСММ и на вывод из тупика атомной промышленности Канады, обладающей уникальным опытом по строительству тяжеловодных энергетических реакторов, окончательно проигравших рынок легководным примерно 15 лет назад.

Тем временем, пока Англия, Канада и США пытаются играть в долгую, разрабатывая инновационные решения, улучшая технический облик и экономику своих проектов АСММ, «Росатом» пытается реализовать свое главное преимущество — наличие реального «железа». Не пытаясь перепрыгнуть пропасть между сегодняшней удельной стоимостью малых АЭС и потребной, госкорпорация делает ставку на строительство АСММ здесь и сейчас. Пускай электроэнергия с таких АЭС обходится в разы дороже, но потенциальные ниши есть и для него — например, страны, желающие обзавестись атомной энергетикой из-за ее престижности, но не имеющие $10 млрд на большой проект (к таким странам относят, например, Иорданию).

Для захвата рынка «Росатом» использует ледокольные реакторы КЛТ-40С и РИТМ-200: первый используется в ПАТЭС, а на базе последнего предлагается создать наземную АЭС с 50-мегаваттными модулями. Проект РИТМ-200 не отличается особой инновационностью, что с одной стороны не позволяет реализовать все теоретические фишки АСММ и снизить стоимость электроэнергии, с другой стороны означает надежность и отработанность. Серийное строительство этих реакторов также добавляет козырей потенциальным покупателям малых АЭС по всему миру.

Кроме того, «Росатом» ведет широким фронтом разработку и более передовых вариантов малых реакторов: тут стоит назвать проекты «Шельф», «Витязь», АТГОР, СВБР-100, АБВ-6, наконец, сооружаемый в рамках проекта «Прорыв» БРЕСТ-300. Пока кроме БРЕСТа все эти реакторы остаются в стадиях технического предложения или эскизного проекта, не имея финансирования и привязки к конкретному строительству, однако при изменении конъюнктуры и пожеланиях заказчиков могут быть доведены до реальной АЭС за 5–10 лет.

Блеск будущих побед

Впрочем, финансирование перспективных проектов пока хромает, и основной упор госкорпорация делает на предложение «здесь и сейчас» — в частности, по зарубежным клиентам активно продвигается как ПАТЭС, так и наземная АЭС, набираемая из модулей РИТМ-200. Пока более инновационные и экономически интересные предложения конкурентов остаются на бумаге, этот подход может сработать. Тем более что в атомной энергетике многие клиенты требуют референтность — т.е. наличие работающего блока — для того, чтобы можно было оценить его экономику и безопасность в реальности, а не в задумках.

Рынка АЭС малой мощности на сегодня еще не существует. Однако, в условиях большого давления на традиционную энергетику, положительного отношения публики к «новому облику» и потенциально большего объема строительства, в мире уже разворачивается борьба за этот несуществующий рынок. В ближайшие годы мы увидим реализацию первых проектов атомных станций малой мощности «в железе» и их реальную экономику, что и определит объем рынка и его возможную спасительную роль для всей мировой атомной промышленности.

 

«Известия», 09.01.2019







Это статья PRoAtom
http://www.proatom.ru

URL этой статьи:
http://www.proatom.ru/modules.php?name=News&file=article&sid=8370