Фото: макет малого модульного реактора NuScale (science.org) Автор: Даниил Крамаренко
Украина третий год борется за сохранение собственной энергосистемы под атаками российских дронов и ракет. По эффективности у атомной генерации нет альтернативы, но есть решение, которое может сделать украинскую «атомку» гибкой, — и это малые модульные реакторы (ММР).
РБК-Украина подробнее рассказывает об этой технологии.
>
Содержание
- Малые модульные реакторы в контексте Украины
- Что такое малые модульные реакторы
- В чем преимущества технологии ММР
- Возможны недостатки малых модульных реакторов
Малые модульные реакторы в контексте Украины
В середине ноября США и Украина объявили о запуске трех новых проектов в сфере малых модульных реакторов. Это строительство пилотного завода по производству чистого водорода и аммиака («Чистое топливо»), перепрофилирование угольных электростанций на ММР («Феникс») и разработка дорожной карты декарбонизации сталелитейной промышленности с помощью ММР («Чистая сталь»).
«Украина связывает свое будущее с атомной энергетикой. Несмотря на то, что наша страна пережила аварию на Чернобыльской АЭС и сейчас сталкивается с беспрецедентными вызовами из-за оккупации Россией крупнейшей в Европе атомной электростанции — Запорожской АЭС», — заявил министр энергетики Герман Галущенко.
Как отметили в Минэнерго, Украина присоединилась к декларации стран на Климатической конференции COP28, обязавшись утроить мощности атомной генерации к 2050 году. Это включает в себя разработку и строительство как больших энергоблоков, так и малых модульных реакторов.
Развитие технологии ММР рассматривается как важный элемент послевоенного обновления Украины. Однако работа по этому направлению ведется не первый год.
Два года назад Украина, США, Япония и Южная Корея запустили консорциум по научно-практическим разработкам. Со стороны Украины – «Энергоатом» и Государственный научно-технический центр по ядерной и радиационной безопасности, со стороны США – NuScale, FuelCell Energy, Clark Seed, Argone National Laboratory.
Весной 2023-го «Энергоатом» и американская компания Holtec International договорилась о развертывании малых модульных реакторов SMR-160. Осенью обсуждалось ускорение проекта, но уже с компанией NuScale, поскольку проект являлся единственной технологией ММР, готовой к коммерческому внедрению.
Весной 2024 стало известно, что в Украине будут производить компоненты для малых реакторов. А также было подписано соглашение о сотрудничестве по развертыванию ММР компании Holtec International.
Согласно планам, Украина хочет разместить 20 малых реакторов SMR-160 (мощность 160 МВт) вместо поврежденной тепловой генерации. Проблема в том, что никто в мире еще не реализовал эту технологию. Первые прототипы только начинают получать лицензии.
По данным МАГАТЭ, на сегодняшний день в мире разрабатываются более 70 проектов коммерческих ММР. На этапе строительства находятся реакторы в США, Канаде, Китае, Аргентине, Южной Корее и других странах.
Что такое малые модульные реакторы
ММР — это относительно новое направление в атомной энергетике. Но уже активно разрекламированное как будущее отрасли, способное придать мирному атому новый импульс.
Малые реакторы — это реакторы мощностью от 10 до 300 МВт. К этому классу можно отнести почти все атомные станции первого поколения, строившихся с середины ХХ века. А нынешняя инновационность состоит как раз в модульности.
Согласно материалам на сайте МАГАТЭ, реакторы мощностью до 300 МВт на энергоблок способны обеспечить примерно треть от генерирующей мощи традиционных ядерных установок. ММР могут производить большое количество «чистой энергии» и являются:
- малыми — в несколько раз меньше традиционных реакторов
- модульными — что позволяет собирать системы и компоненты на заводе
- реакторами – используется ядерное разделение для выделения тепла с целью получения энергии
Основная идея модульности состоит в том, что такие реакторы доставляются к месту работы в собранном виде и подключаются к сети. Модули могут иметь собственные турбины или подключаться к общей турбине. Последний проект, например, реализуется в Китае, где на одну турбину хотят вывести пару из шести ММР по 100 МВт.
Принцип работы реактора NuScale наглядно представлен на видео.
< h2>
В чем преимущества технологии ММР
Многие преимущества связаны с конструкцией: малые реакторы небольшие и модульные. Учитывая малую площадь, их можно разместить в местах, не подходящих для больших атомных станций.
Возможность заранее собрать блоки делает их строительство более доступным по сравнению с реакторами большой мощности. Часто специально проектируемые под конкретное место, что может повлечь задержку проекта.
ММР позволяют сэкономить затраты и время на строительство. Их можно разворачивать постепенно, чтобы отвечать спросу на энергию.
Инфраструктура является одним из препятствий для расширения доступа к энергии. В частности, ограничен охват энергосетями сельских районов и высока стоимость подключения к сетям. В районах без достаточного количества ЛЭП и сетевых мощностей ММР могут быть подключены к существующей сети или работать автономно благодаря меньшей мощности.
Это особенно актуально для микрореакторов для производства электроэнергии до 10 МВт. Кроме того, микрореакторы могут служить в качестве резервного источника питания или использоваться вместо генераторов, часто работающих на дизельном топливе.
Концепция безопасности в большей степени опирается на пассивные системы и на такие внутренние характеристики, как малая мощность и низкое рабочее давление. Это значит, что для отключения систем не требуется вмешательство человека. Благодаря чему в некоторых случаях вероятность радиоактивных выбросов и контакта с населением при аварии устраняется или значительно снижается.
ММР имеют пониженные требования к топливу. На электростанциях с этой технологией можно реже загружать новое ядерное топливо – каждые 3-7 лет, вместо 1-2 на традиционных АЭС. Некоторые малые реакторы проектируются таким образом, чтобы работать без перегрузки до 30 лет.
Возможные недостатки малых модульных реакторов
Может показаться, что технология ММР — доступный «на завтра» способ генерации атомной энергии. Однако все преимущества пока заявлены только на бумаге.
К примеру, вряд ли проекты станут реально быстрыми и дешевыми. Как правило, на строительство обычной АЭС уходит в среднем 10 лет, но реактор нельзя построить сразу – он должен пройти проверку безопасности, сертификацию и получить лицензию на эксплуатацию. Кроме того, установка атомных блоков не обходится без общественных консультаций, что может затянуть процесс на годы.
На сегодняшний день ближайший к реализации реактор компании NuScale Power. Его разрабатывали почти два десятилетия и самый оптимистичный срок, когда первый реактор могут начать строить — конец 2020-х.
Что касается стоимости, то атомная энергетика вообще самый дорогой способ производства электроэнергии. И реальные прогнозы показывают, что ММР в пересчете на мегаватты обойдутся дороже. Согласно расчетам стоимость одного модульного реактора на 200 МВт будет составлять до 40% стоимости «тысячника».
Есть сомнения в безопасности. А малые размеры реакторов не выглядят убедительным доводом. К примеру, в 1966 году произошла авария на американском реакторе Fermi 1. Конечно, за это время технологии стали более надежными. Но полностью исключать риски нельзя, а возможность объединять реакторы в блоки влечет дополнительные угрозы, когда авария на одном из них может привести к аварии на других в связке.
Также существует риск распространения ядерной оружия. Поскольку чем больше будет в мире атомных реакторов, тем сложнее МАГАТЭ следить, действительно ли они используются только в мирных целях.
При подготовке использовались материалы сайтов Министерства энергетики Украины, МАГАТЭ и Национальной ассоциации добывающей промышленности Украины.
Срочные и важные сообщения о войне России против Украины читайте на канале РБК-Украина в Telegram.
