Мирный атом в космосе и в электромобиле

Автор: Павел Котляр, gazeta.ru
Источник: http://www.gazeta.ru/science/2012/12/21_a_4901969.shtml

Несмотря на аварии на Фукусиме и Чернобыле, атомные станции в мировом масштабе остаются важной составляющей энергетического баланса. В том, что ждет мировую атомную отрасль, попытался разобраться отдел науки «Газеты.Ru».

Проблемы безопасности

По состоянию на начало 2012 года в мире насчитывается 448 атомных ректоров, производящих 2517 млрд кВт•ч электроэнергии. Россия по числу реакторов и выработке «атомных» мегаватт находится на четвертом месте, уступая США, Франции и Японии. Две крупнейшие аварии в атомной сфере, случившиеся на чернобыльской и фукусимской АЭС, были признаны следствием человеческих ошибок: на ЧАЭС в ходе эксперимента были нарушены все мыслимые запреты, а японская станция была просто не готова выдержать разрушившее ее цунами. После Фукусимы на всех реакторах в мире были проведены стресс-тесты как действующих, так и строящихся энергоблоков, с учетом особенностей произошедшей аварии. На действующих АЭС были усилены системы безопасности, ряд самых старых энергоблоков, не отвечающих новым требованиям, отключен от сети и сейчас они либо выводятся из эксплуатации, либо регулирующие органы принимают решения об их дальнейшей судьбе. На новых станциях в ряде случаев внесены изменения в проект, что привело к переносу запуска. Однако эксперты отмечают, что на новых станциях авария по фукусимскому сценарию просто невозможна, так как на них предусмотрены пассивные системы безопасности.

Поэтому остановка строительства новых АЭС в мире была бы нелогичной, напротив — для усиления безопасности на объектах атомной энергетики требуется строительство замещающих мощностей и вывод из эксплуатации старых неэффективных АЭС.

В разных странах прошли демонстрации, требующие отказаться от атомной энергетики, однако в сухом остатке радикальных решений было принято не так уж много. Абсолютное большинство государств, ранее заявлявших о намерении развивать атомную энергетику, не отказалось от своих планов, а некоторые, например Великобритания, заявили о новых планах строительства уже после событий в Японии. Пока о полном отказе от атомной энергии заявили лишь Германия и Швейцария. Германия планирует стать неядерной до 2022 года, Швейцария – до 2034 года. «Атомщики всего мира находятся в одной лодке: авария в одной стране влияет на отношение к ядерной энергетике повсюду. А поспекулировать на страхах всегда найдутся желающие, в том числе и в России. Но должен заметить, что к концу 2011 года у нас в стране уровень поддержки вернулся на «дофукусимский», — считает директор Департамента коммуникаций Росатома Сергей Новиков.

Если взглянуть на темпы мировой генерации энергии за последние десять лет, то на графике заметен единственный провал (по всем составляющим – нефти, газу, углю, атомной, возобновляемой и гидроэнергетике), который пришелся не на 2011 год — год Фукусимы — а на период мирового экономического кризиса – 2008-2009 годы.

Авария на Фукусиме – не единственная причина пересмотра планов ввода новых АЭС.

Во многих странах, в том числе в Западной Европе и США, за последние 20 лет значительно сократились машиностроительные мощности, что мешает былым темпам ввода новых энергоблоков. К примеру, в США новые блоки не закладывались уже два десятилетия. Однако большинство стран не отказываются от мирного атома, более того, Япония в октябре заявила о планах достройки АЭС «Ома».

«Практически все действующие отечественные АЭС (как, впрочем, и в мире) относятся к первым двум поколениям. Вывод их из эксплуатации означал бы ликвидацию атомной энергетики, но для этого нет оснований. Массовый вывод АЭС из эксплуатации привёл бы к невиданному экономическому кризису. Ответ на этот вопрос о закрытии АЭС дала одна старушка, заметившая, что «телевизор я могу и при свечке смотреть», — считает Борис Гордон, главный научный сотрудник Научно-технического центра Ядерной и информационной безопасности.

Схватка за строительство

По прогнозам Международного энергетического агентства доля АЭС в мировом балансе энергопотребления останется прежней или немного уменьшится, несмотря на то, что выработка от АЭС в абсолютном выражении все еще растет (за счет увеличения выработки в Китае, Корее, Индии и России).

Сегодня в этих странах почти нет альтернатив атомной энергии: сжигание угля приводит к значительному ухудшению экологической ситуации, при этом себестоимость производства электроэнергии на газовых ТЭС более высока.

По прогнозам ОПЕК, доля атомных станций в мировой энергетике к 2035 году останется на сегодняшнем уровне – порядка 6%.

На фоне этих тенденций российский атомный сегмент только продолжает усиливать свои позиции на внутреннем рынке. Прогнозируемый рост выработки атомной энергии в России связан с замещением выводимых мощностей новыми, более современными энергоблоками. Сегодня в стране работают 34 атомных энергоблока, которые дают до 17% всей электроэнергии (в некоторых регионах до 35%). По оптимистичным прогнозам Росатома, до 2030 года число энергоблоков должно удвоиться, а доля выработки атомных киловатт – вырасти до 25%. Однако, по мнению экспертов, прогнозы стоит скорректировать в сторону уменьшения: они принимались, исходя из предполагаемого роста энергопотребления в 2,5% в год, на деле он оказался в два раза меньше.

«В России в ближайшие годы доля атомной генерации будет быстро расти за счет ввода новых энергоблоков. В 2014 году будет пущен 1-й энергоблок на Нововоронежской АЭС-2, 3-й энергоблок Ростовской АЭС, блок на быстрых нейтронах БН-800 на Белоярской АЭС, в 2015 году — 2-й энергоблок на Новоронежской АЭС-2, 1-й энергоблок на Ленинградской АЭС-2, 4-й энергоблок Ростовской АЭС. Однако в последующие годы темпы роста выработки электроэнергии на АЭС несколько замедлятся из-за начала вывода из эксплуатации старых энергоблоков типа РБМК», — уверен Сергей Кондратьев, завсектором экономического департамента Института энергетики и финансов. По его словам, следует ожидать снижения темпов ввода новых энергоблоков из-за сложившейся конъюнктуры ценообразования на рынке электроэнергии: при нынешнем сдерживании цен Росатому просто не выгодно будет вкладываться в строительство дорогостоящих энергоблоков.

Глядя в будущее атомной энергетики, стоить отметить одно из ее неотъемлемых свойств: АЭС довольно инертны и не могут реагировать на изменение потребления уменьшением или ростом мощности.

В ближайшие годы Россия, по-видимому, останется единственной страной, обладающей атомным гражданским флотом. Сегодня такой флот используется только в полярных широтах и занимает узкую нишу перевозок. Однако в свете освобождения Северного морского пути ото льда и открытии новых месторождений в северных морях о создании атомоходов сегодня заговорили в США и даже в Китае.

Активность, проявляемая концерном Росатом в последние годы на международном рынке, говорит о том, что Россия перестала быть в позиции застенчивого отличника, в которой пребывала в 90-е годы: «купите — хорошо, не купите — и ладно».

В последнее время ею построены АЭС в КНР (Тяньваньская АЭС), Иране («Бушер»), а до конца года будет произведен физический пуск АЭС «Куданкулам» (Индия). Преимущества Росатома на мировом рынке в том, что концерн предлагает заказчику весь спектр «атомных» услуг – от строительства АЭС и поставки топлива до обучения персонала и вывода энергоблока из эксплуатации. Кроме того, российские атомщики научились выдерживать заявленные сроки строительства (5-6 лет), чем не может похвастаться большинство конкурентов, за исключением, пожалуй, корейских компаний. По объективным причинам, российскую атомную отрасль сложно сравнивать с какой-либо зарубежной компанией: как наследник Министерства среднего машиностроения СССР, Росатом отвечает и за выполнение оборонзаказа, за добычу урана, производство топлива, ледокольный флот и атомное машиностроение. «Такая синергия, конечно, дает определенные преимущества по сравнению с неитегрированными компаниями, ведь «Росатом» может оптимизировать расходы на протяжении всей производственной цепочки», — считает Кондратьев.

Эти преимущества дают российскому мирному атому сегодня активно, если порой не агрессивно, наступать и на «поляну» главных западных конкурентов – американского концерна Westinghouse и французского AREVA. Исторически сложилось так, что компания, строящая атомную станцию, впоследствии и снабжает ее топливом, — это отдельный прибыльный бизнес. Весной 2012 года было объявлено, что Россия начнет поставку топлива шведской АЭС «Рингхальс-3», оснащенной западными аналогами отечественных реакторов ВВЭР (реакторы PWR). Для этого российская сторона специально разработала и занялась лицензированием топливных сборок, адаптированных под западные реакторы – «ТВС-Квадрат». Загрузка этих реакторов отечественным топливом – лакомый кусок мирового «атомного пирога», ведь каждый второй реактор в мире – типа PWR.

Сейчас Россия вступила в схватку за строительство второй очереди чешской АЭС «Темелин», с которой Росатом планирует возобновить экспансию в страны Восточной Европы. В случае удачи концерн сможет 60 лет зарабатывать на снабжении блоков топливом. Вот почему Россия не сворачивает, а расширяет мощности по производству ядерного топлива, выделив их в отдельный бизнес. При этом активно делится своими технологиями с соседями. В ноябре корпорация ТВЭЛ совместно с украинскими атомщиками начала строительство в Кировоградской области завода, который будет производить топливо для местных АЭС. Это делается для того, чтобы вытеснить с украинского рынка топливные сборки все того же концерна Westinghouse. Россия готова передать технологии изготовления ядерного топлива, обучить украинских специалистов и обогащать уран на привлекательных для заказчика условиях.

В скором будущем Россия, наконец, вплотную подойдет к созданию замкнутого ядерного топливного цикла. До сих пор тепловыделяющие сборки, использованные на АЭС, складируются на пристанционных хранилищах, а после едут на Железногорский горно-химический комбинат (Красноярский край), в комплекс мокрого хранения отработанного ядерного топлива.

Там в 2013 году планируется создание центра по переработке ОЯТ.

Технологии обогащения отходов оценивали французские специалисты, имеющие опыт такого производства на заводе в Шербуре. Предполагается, что топливом из отходов будут снабжаться будущие российские реакторы на быстрых нейтронах – БН-1200. Этот реактор признан «самым подходящим реактором для замыкания ядерного топливного цикла до 2030 года».

Атомная энергетика в смежных отраслях

Для АЭС и для всей энергосистемы всегда плохо, когда спрос снижается – например, ночью. Поэтому строительство новых энергоблоков требует создания, например, гидроаккумулирующих электростанций, наподобие подмосковной Загорской ГАЭС. Этим путем пошла Франция, где выработка атомной энергии достигает 70% в общем балансе. В будущем, возможно, этот «минус» АЭС станет плюсом, когда люди станут пересаживаться на электромобили, и станут заряжать их по ночам дешевыми атомными киловаттами.

По мнению Евгения Кузнецова, члена правления ОАО РВК и директора департамента продвижения инноваций и социальных программ, огромный спектр современных технологий, улучшающий качество жизни, нуждается в мобильной энергии — ее источниках, которые можно переносить, перевозить, и доставлять к потребителю.

«Каждый смартфон или автомобиль, мобильное или автономное жилище, любой другой объект может приобрести десятки полезных функций и качеств, если объем доступной ему энергии вырастет.

Это «бутылочное горлышко» для огромного класса технологий. И ядерная энергия тут актуальна не только в проектах мобильных АЭС на плавучих платформах, — заявил Кузнецов «Газете.Ru». — Как только расширятся возможности современных аккумуляторов, дешевая атомная энергия получит «второе дыхание», так как энерговооруженность каждого потребителя будет сильно возрастать».

Главный российский атомный «выстрел» в ближайшие годы может прозвучать не в области энергетики и вооружений, Если десятилетиями понятие «мирный атом» вызывало ассоциации с сетью атомных электростанций, то сегодня специалисты из этой области все больше уделяют внимание ряду смежных отраслей — ядерной медицине, материаловедению, разработке суперкомпьютеров и другим.

К примеру, эксперты связывают будущий прогресс человечества в космосе с развитием ядерных космических двигателей. Действительно, ядерные энергетические установки (РИТЭГи) используются для питания космических аппаратов уже не одно десятилетие. В 2010 году во ФГУП «Исследовательский центр имени Келдыша» начал разрабатываться космический транспортно-энергетический модуль на основе ядерной энергодвигательной установки мегаваттного класса.

В будущем, надеются ученые, он поможет в освоении дальнего космоса и создании нового поколения космических аппаратов.

К примеру, за два года вложения только в развитие ядерной медицины составили 1,5 млрд рублей. В Димитровградском научно-исследовательском институте атомных реакторов было решено увеличить в 90 раз производство молибдена-99. Этот элемент используется для производства генераторов технеция-99m — основного диагностического радионуклида современной ядерной медицины, используемого в современных томографах. С его помощью диагностируется большое количество онкологических и сердечно-сосудистых заболеваний, сейчас партии этого изотопа поставляются как на российский, так и на международный рынок.

С необходимостью диверсификации атомной отрасли согласен и исполнительный директор Кластера ядерных технологий инновационного центра «Сколково» Денис Ковалевич.

«Есть, по меньшей мере, две причины начинать диверсификацию. Первая: рынок очень сложен, и многое на нем от нас не зависит. Та же «Фукусима»: случилось не в России, а влияет напрямую. Вторая причина — рынки смежных технологий растут гораздо более высокими темпами, чем растет энергетика, а по масштабам они уже сопоставимы», — говорит он.

Перспективы развития таких смежных отраслей в ближайшие годы весьма заманчивы, ведь уже сегодня в развитых странах на их долю приходится до трети от всей выручки атомных отраслей.

По оценкам экспертов, при нынешних темпах ввода в строй АЭС, работающих по принципу реакторов ВВЭР, разведанных запасов урана в мире должно хватить как минимум на 30-40 лет.

В России сложности с производством топлива связаны с высокой дороговизной добычи урана — она ведется в северных широтах. Однако в будущем качественно переломить ситуацию мог бы переход на реакторы на быстрых нейтронах, или ориентация мировой энергетики на другие виды топлива, например – торий.