Ядерные реакторы на грузовиках – это уже не фантастика: что может спасти энергетику Украины

Электроэнергия нужна всем. И потребности стран в обеспечении промышленного и частного секторов необходимыми объемами электроэнергии растут. По данным Международного энергетического агентства (МЭА), ожидается, что потребление первичной энергии вырастет более чем на четверть к 2040 году. Подробнее читайте в эксклюзивной колонке для 24 Канала.

МЭА также подсчитало, что наибольшее влияние на рост спроса на электроэнергию будут оказывать страны Азиатского региона, прежде всего Китай и Индия. По одному из сценариев, мировое потребление энергии вырастет на 27% к 2040 году: с 14 000 до 17 700 миллионов тонн нефтяного эквивалента. Это будет обусловлено ростом населения (+1,7 миллиарда человек) и повышением уровня благосостояния в мире.

В отчете МЭА отмечается, что рост был бы примерно в два раза больше, если бы не постоянное внедрение мер по повышению энергоэффективности. Постоянный рост потребности в электроэнергии обусловливает технологические прорывы в различных секторах производства электроэнергии, в частности, в сфере разработки новых ядерных реакторов. Попробуем разобраться подробнее, в каком направлении развиваются инновации в ядерной энергетике и какие задачи они призваны решить.

Ставка на модули: в мире продолжаются разработки проектов малых модульных реакторов

Одна из новых энергетических инноваций – малые модульные реакторы (ММР), мощность которых не превышает 300 мегаватт. Такие системы и их компоненты могут изготавливаться в заводских условиях в виде модулей, что облегчает транспортировку и направлено на сокращение сроков строительства и, соответственно, снижение затрат.

Ожидается, что ММР станут одним из решений для обеспечения потребностей в гибком производстве электроэнергии для широкого круга потребителей и сфер применения. Малые реакторы можно использовать как отдельные энергоблоки или в составе многомодульных станций. Они позволяют сочетать ядерную энергетику с возобновляемыми источниками энергии.

В мире насчитывается более 90 проектов и концепций малых модульных реакторов, и все они находятся на разных стадиях разработки, что касается некоторых из них, заявляется о возможности внедрения в ближайшее время. В настоящее время эксплуатируются две АЭС с ММР: плавучая АЭС в России и высокотемпературный газоохлаждаемый реактор (HTGR) в Китае. Еще четыре ММР находятся на продвинутых этапах строительства в Аргентине, Китае и России, а ряд стран – как тех, которые уже имеют атомную энергетику, так и новичков в этой сфере – проводят исследования и разработки в области ММР.

Известны планы и стратегии ряда стран: ожидается, что к 2050 году в Китае, США, странах Европы и Индии могут быть введены в эксплуатацию несколько сотен ММР. Согласно предварительной оценке Европейской комиссии, мощность ММР в ЕС может достичь 17–53 гигаватт к 2050 году. В то же время более 10 государств-членов Европейского Союза уже выразили заинтересованность в разработке и развертывании ММР в своих обновленных Национальных энергетических и климатических планах (НЭКП), а 17 стран объединили усилия в рамках Европейского ядерного альянса для поддержки расширения внедрения ядерной энергетики.

Около 400 организаций по всей Европе сотрудничают в выборе наиболее перспективных малых модульных реакторов для Европы, а первый проект ММР в ЕС может быть запущен после 2030 года. Один из важных вопросов – стоимость такого проекта, ведь, согласно многим расчетам, строительство одного ММР мощностью до 300 мегаватт требует инвестиций в размере около 4–6 миллиардов долларов без учета вложений в инфраструктуру вокруг новой станции (которые могут составить 1,5–2,5 миллиарда долларов США). Поэтому в мире продолжаются исследования, направленные на потенциальное снижение затрат на строительство и ввод в эксплуатацию проектов ММР.

Меньше модульного: зачем нужны проекты ядерных микрореакторов и где их будут использовать

Помимо ММР, в некоторых странах продолжается развитие микромодульных реакторных установок, которые имеют довольно низкую установленную мощность. Обычно микрореактор имеет номинальную мощность менее 20 мегаватт, а многие из них имеют мощность даже менее 5 мегаватт.

В США в настоящее время ведется разработка программы "Янус", в рамках которой выделено 2,2 миллиарда долларов США на строительство и эксплуатацию ядерных микрореакторов на военных объектах страны. Планируется установить до 20 микрореакторов на базах Министерства обороны, включая базы ВВС и ВМС США. Ожидается, что все выбранные реакторы будут транспортабельными, то есть их можно будет доставлять на базы внутренней обороны грузовиком, по железной дороге или самолетом. Причем первая такая установка из микрореакторов будет смонтирована уже к концу 2028 года.

Активно продвигает разработки микромодульных реакторов и Китай, где также ведутся исследования и создание компактных систем ядерной энергетики, в частности мобильных модульных реакторов, предназначенных для использования в отдаленных районах или местностях, отключенных от общей энергосети. Такие системы даже называют "ядерными павербанками" из-за способности обеспечивать энергией в течение длительного времени.

Согласно предварительным выводам исследователей, портативная установка мощностью 10 мегаватт может обеспечивать электроэнергией небольшие городки или отдельные промышленные объекты. Такие реакторы рассчитаны на длительную работу без дозаправки, в зависимости от типа топлива и конструкции.

Но до реализации проектов дело еще не дошло: реакторы, устанавливаемые на грузовики или имеющие транспортабельную конструкцию, в настоящее время находятся на стадии разработки и испытаний. А вопросы безопасности, защиты и логистики являются основными вызовами, которые еще предстоит решить перед широким внедрением таких систем. Однако, если все испытания пройдут успешно, появится возможность обеспечить надежное энергоснабжение в отдаленных районах, зонах стихийных бедствий или на военных объектах.

Конечно, новые технологии в ядерной энергетике не ограничиваются попытками разработать компактные и мобильные системы. Ведь самое главное, что лежит в основе любых энергетических инноваций, – это безопасная и эффективная эксплуатация.

Среди ключевых новых разработок, например, реакторы на расплавленных солях (MSR) от таких компаний, как Kairos Power и Terrestrial Energy. По этому принципу на сегодняшний день в США, Японии, Канаде и Великобритании предложено несколько различных проектов малых модульных установок мощностью до 300 мегаватт. Такие системы ориентированы на повышение безопасности и эффективности, а их коммерческое внедрение ожидается к середине 2030-х годов.

Также стоит упомянуть о высокотемпературных газоохлаждаемых реакторах (HTGR). Китайский HTR-PM уже находится в эксплуатации, в то время как американская компания X-energy сегодня развивает аналогичные технологии. Перспективы таких установок необходимо оценивать как с точки зрения безопасности, так и с точки зрения экономики проектов. Ведь не только высокое обогащение топлива требует соответствующих производственных мощностей, но и получение гелия требует целой индустрии его производства и обращения с ним. Поэтому такие установки могут себе позволить страны с высоким уровнем ВВП и большим экономическим потенциалом.

Инновации как путь к энергонезависимости: стоит ли Украине сосредоточиться на новых технологиях?

Энергетика – огромная экономическая отрасль, которая в Украине сейчас переживает самые сложные вызовы. Оставаться на определенном этапе или все же стремиться к развитию – важный вопрос, на который должна ответить наша энергетическая стратегия.

Для устойчивого развития атомной энергетики сегодня в мире существует три пути. Первый – развивать все необходимые направления науки и промышленности на территории собственной страны. Второй – кооперация между странами. Третий путь – это путь потребителя, когда другие страны строят энергоблоки, а страна, заказавшая строительство станции, получает прибыль от эксплуатации, но несет ответственность за ядерную безопасность и нераспространение радиоактивных материалов. Такой путь выбрали Турция, Египет, ОАЭ.

Украина традиционно обладает заложенным историей и многолетними наработками мощным научным и инженерным потенциалом, который позволял проектировать, строить и эксплуатировать атомные станции определенных типов (в основном ВВЭР). Этот потенциал и сейчас позволяет использовать технологии для строительства и эксплуатации установок типа BWR, PWR. Поэтому лучшее решение для нашей страны – кооперация. Возможно, с Чехией, США, Германией, Францией, но с ориентацией на развитие проектов водо-водяных ММР на базе энергетических установок типа PWR и BWR.

Но ждать окончания войны, чтобы начать развитие новых ядерных технологий, нельзя. Мы должны работать, договариваться о сотрудничестве и развивать нашу атомную энергетику, несмотря на все вызовы, уже сегодня и уже сейчас.