Мирный атом в космосе и в электромобиле

Отдел науки «Газеты.Ru» попытался разобраться в том, что ждет мировую атомную отрасль

Павел Котляр 21.12.2012, 17:37
Авария на АЭС Фукусима вряд ли остановит развитие атомной энергетики Issei Kato/Reuters
Авария на АЭС Фукусима вряд ли остановит развитие атомной энергетики

Несмотря на аварии в 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 невыгодно 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 открытия 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 превратится в «плюс», 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 могут переход на реакторы на быстрых нейтронах или ориентация мировой энергетики на другие виды топлива, например торий.