Модульні реактори малої потужності. Перспектива розвитку в Україні

Нині атомними електростанціями (АЕС) України виробляється більше 50% електроенергії. АЕС є важливою складовою паливно-енергетичного комплексу країни. Згідно з Енергетичною стратегією України до 2035 року передбачена політика продовження строку експлуатації діючих енергоблоків. Водночас, зважаючи на той факт, що в період з 2030 по 2040 роки завершиться продовжений строк експлуатації 12 енергоблоків з 15 – питання будівництва нових потужностей стає все більш актуальним. Про те, які енергоблоки краще будувати в Україні, що таке SMR-технології і де вони використовуються редакція веб-сайту Uatom.org говорила з Віктором Яковичем Шендеровичем, ветераном атомної енергетики України.

6 813x1030 2

– Віктор Якович, наскільки доцільним є спорудження модульних реакторів малої потужності (SMR) замість енергоблоків потужністю 440 і 1000 МВт?

– Дійсно, відповідно до Енергетичної стратегії передбачається як пріоритетний напрям розвитку атомної енергетики розглядати продовження експлуатації діючих енергоблоків. Необхідно також, з урахуванням перспективи, розглядати заміщення діючих енергоблоків новими, після завершення продовженого строку експлуатації, а також спорудження нових (додаткових) енергетичних потужностей. Насамперед це стосується енергоблоків №3 і №4 на майданчику Хмельницької АЕС, спорудження яких передбачено Енергетичною стратегією України до 2035 року.

Необхідна і оптимально обґрунтована кількість нових (додаткових) енергоблоків має бути визначена під час розроблення програми дій щодо реалізації Енергетичної стратегії, з урахуванням обґрунтування перспективного ядерно-паливного циклу на тривалу перспективу. Ухвалення рішення щодо перспективного ядерно-паливного циклу може суттєво впливати на вибір типу найбільш придатних технологій, зокрема проекти нових енергоблоків, які передбачається реалізувати як заміщуючі та додаткові.

Необхідно зауважити, що діяльність, пов’язана зі спорудженням заміщуючих і додаткових енергоблоків, в значній мірі залежить від можливостей і обґрунтованості подальшого продовження строків експлуатації діючих енергоблоків.

На сьогоднішній день реалізуються рішення щодо продовження строку експлуатації енергоблоків на 10 років (для енергоблоків №1 і №2 Рівненської АЕС – на 20 років) з видачею відповідних дозвільних документів. Відповідно до Енергетичної стратегії планується продовження експлуатації діючих енергоблоків з реакторною установкою ВВЕР-1000 на 20 років.

На мою думку, з огляду на значний міжнародний досвід продовження проектної експлуатації, зокрема по енергоблоках з реакторною установкою типу ВВЕР, а також великий досвід діяльності з продовження експлуатації в Україні, слід вважати, що досить реалістичним є досягнення строків продовження експлуатації діючих енергоблоків на 30 років (сумарний термін експлуатації – 60 років). Таке продовження в першу чергу стосується критичних (незамінюваних) елементів енергоблока, зокрема: реактора, парогенератора, найбільш важливих елементів I контуру, будівельних конструкції відповідальних споруд тощо.

Ухвалення конкретних рішень щодо продовження проектної експлуатації енергоблоків (довгострокова експлуатація) не знімає питання необхідності прийняття стратегічних рішень щодо заміщуючих і додаткових енергоблоків, а тільки впливає на необхідні терміни прийняття рішень і реалізації.

Зважаючи на технічні та організаційні труднощі діяльності в галузі атомної енергетики, особливо щодо створення нових об’єктів, які вимагають тривалого періоду, ця діяльність не повинна відкладатися і має розпочатися найближчим часом. Проте одним з найбільш важливих питань є вибір перспективної технології (або технологій) і відповідного типу (типів) енергоблоків, які слід розглядати під час реалізації діяльності в рамках Енергетичної стратегії і на подальшу перспективу.

На цей час існує низка сучасних технологій і відповідних проектів, що належать до типу 3+, тобто проектів з високим ступенем надійності і безпеки, які можуть розглядатися для застосування в Україні.

Технології SMR (модульні реактори малої потужності) також можуть аналізуватися як альтернатива з урахуванням їх специфіки та специфічних умов вітчизняної енергетики.

– У чому переваги модульних реакторів малої потужності?

– Застосування в атомній енергетиці SMR переслідує такі основні цілі: підвищення економічності виробництва електроенергії завдяки зниженню капітальних і експлуатаційних витрат; скорочення строків будівництва; можливість більш оптимального повернення інвестицій. Все це в порівнянні з енергоблоками великої потужності.

Також серед цілей застосування SMR в атомній енергетиці потрібно розглядати: забезпечення високого рівня надійності та безпеки; можливість наближення джерела енергії до споживачів, зокрема енергозабезпечення специфічних районів і територій зі складним географічним розташуванням; можливість роботи енергоблоків в маневреному режимі видачі електричної енергії.

Проте, це в певному сенсі теоретичні переваги, які повинні аналізуватися та підтверджуватися з урахуванням конкретних даних проектів SMR, а також умов енергосистеми конкретної країни.

На цей час розробки з SMR ведуться в багатьох країнах: Аргентині, Франції, Канаді, Індії, Китаї, Японії, Південній Африці, Великобританії, РФ, США, Данії, Південній Кореї та інших.

Діапазон еклектичної потужності 50-300 мВт. Використовувані теплоносії: вода, газ, рідкий метал.

За наявними в офіційному доступі даними, нині на етапі будівництва знаходяться кілька проектів: CAREM-25 в Аргентині, КLT-40S в РФ, HTR-PM в Китаї.

На етапі сертифікації або на заключній стадії проектування знаходяться: SMART в Південній Кореї, RITM-200 в РФ, PRISM в США.

Нижче наведена інформація про можливі переваги та ризики реалізації діяльності з розвитку атомної енергетики з урахуванням технології SMR.

Перше, об’єктивною перевагою SMR є технологія модульної конструкції, яка передбачає організацію серійного виробництва, що потенційно має знижувати рівень капітальних витрат і скорочувати строки будівництва. Це дуже важливий фактор, оскільки досвід спорудження нових енергоблоків в світі показує значні труднощі під час реалізації конкретної діяльності, зокрема зростання витрат в процесі будівництва і значне збільшення строків будівництва. КНР це зазначається по більшості реалізованих проектів.

Проте, оскільки відсутній досвід реалізації SMR на конкретних майданчиках, не можна об’єктивно оцінити рівень зазначених переваг. За наявними даними деяких проектів на стадії проектування – немає відчутних переваг щодо вартості будівництва. У разі заміщення потужностей, що вибувають, енергоблоками SMR – необхідне суттєве збільшення кількості заміщуючих SMR. Наприклад, для заміщення енергоблока ВВЕР-1000 – потрібно побудувати 6 енергоблоків SMR-160. Цей фактор може суттєво погіршити зазначені показники цієї технології, зокрема сумарні витрати, а також тривалість будівництва об’єкта загалом.

Друге – кращі умови повернення інвестицій. Цей фактор є об’єктивною перевагою SMR, тому що дозволяє реалізувати повернення інвестицій, починаючи з введення в експлуатацію першого енергоблока серії. Для енергоблока 1000 МВт повернення інвестицій розпочинається з введення енергоблока в експлуатацію, для заміщующих SMR – з введення першого енергоблока серії, тобто суттєво раніше.

Третє – безпека і надійність. У порівнянні з технологіями PWR / BWR – SMR мають певні потенційні переваги. У SMR – більш проста конструкція, зокрема I і II контуру; нижчий рівень тисків у I і II контурі, що позитивно позначається на надійності; широке використання пасивних пристроїв.

Однак, питання вимагає додаткового вивчення, оскільки виходячи з наявних даних – показники безпеки таких SMR не краще показників сучасних енергоблоків рівня 3 та 3 +.

Щодо SMR, що використовують інші технології (газ, рідкий метал) – питання сумісності рівня безпеки з сучасними енергоблоками великої потужності також потребують вивчення.

Четверте – можливість використання SMR для інших цілей, крім виробництва електроенергії (опріснювальні установки, теплопостачання), а також для енергозабезпечення районів з особливими географічними умовами.

Звісно, ці фактори не є особливо актуальними для умов України. Водночас необхідно враховувати, що потенційна можливість наближення джерел електроенергії та тепла до споживачів для джерел атомної енергії в умовах України – видається нереалістичною з певних причин. Причина перша – складність екологічного обґрунтування розміщення джерел атомної енергетики щодо об’єктів навколишнього середовища. Друга – можливе негативне ставлення громадськості. Проте є ймовірність того, що технологія SMR не вплине істотно на ці фактори.

П’яте – питання ліцензування. Застосування нових технологій суттєво впливає на умови ліцензування. Зараз прогнозувати результати цієї діяльності і можливі ризики – складно, оскільки для цього необхідно детально ознайомитися з конкретними проектами SMR.

Шосте – можлива локалізація виробництва обладнання в Україні. Потенційно технологія SMR (у всякому разі PWR / BWR) дозволяє розглядати більш високий відсоток локалізації в порівнянні з енергоблоками великої потужності. Але це питання також потрібно конкретно розглядати з урахуванням технічних рішень проектів.

Сьоме – можливість роботи енергоблоків в маневреному режимі. У порівнянні з енергоблоками великої потужності – це може бути потенційною перевагою, враховуючи розгляд можливості зупинки / введення енергоблоків протягом доби. Проте, реалізація такої можливості повинна обґрунтовуватися в проектах конкретних енергоблоків з урахуванням факторів міцності та поведінки ядерного палива.

На завершення, хотілося б висловити деякі загальні думки щодо можливості застосування технології SMR для умов України.

Енергетика України характеризується: високим рівнем виробництва електроенергії АЕС із застосуванням енергоблоків великої потужності; наявністю розгалуженої системи мереж електропостачання, яка охоплює територію всієї країни; об’єктивними і суб’єктивними труднощами реалізації діяльності з вибору майданчиків нового будівництва. До того, в разі виведення з експлуатації існуючих енергоблоків для збереження енергетичного потенціалу – для заміщення одного енергоблока з реакторною установкою ВВЕР-1000 потрібно 6 енергоблоків SMR-160. Це створює додаткові труднощі і проблеми для реалізації такого рішення.

Для вироблення обґрунтованого підходу щодо визначення можливості і доцільності використання технології SMR для умов України, на моє переконання, потрібно: перше – розробити Техніко-економічне обґрунтування (або інший подібний документ) щодо перспектив і доцільності застосування технологій SMR в умовах нашої країни, враховуючи всі чинники, що впливають на прийняття рішення (технічні, організаційні, соціальні та інші). Водночас конкретний тип SMR не має принципового значення. Друге – одночасно розробити Техніко-економічний розрахунок, в якому розглянути різні технології SMR, порівняти їх за обраними критеріями і факторами. На підставі аналізу визначити технології і проекти, які доцільно розглядати на наступних стадіях діяльності.

Результати виконаних робіт сприятимуть у прийнятті обґрунтованого підходу до розгляду технологій SMR під час реалізації Енергетичної стратегії.

– Експерти стверджують, що радіаційні аварії на модульних реакторах неможливі. Чи насправді це так?

– Так ставити питання принципово неправильно. Не можна говорити про принципову неможливість аварій. Це може бути тільки в тому разі, якщо виникнення аварійної ситуації неможливе з фізичних причин. За наявними даними, серед проектів розроблюваних SMR – такі конструкції не реалізуються.

Завданням забезпечення безпеки є максимально низька ймовірність подій, що призводять до аварій, а також максимально низька ймовірність радіаційних наслідків з урахуванням усіх вимог національних і міжнародних документів, які приймаються суспільством певної країни.

– Попри чималий перелік можливих переваг – модульні реактори малої потужності в світі ще досі промислово не експлуатуються. Чому?

– Я вже розповідав про стан розробки різних типів SMR. Процес створення нових технологій і відповідних проектів пов’язаний з необхідністю вирішення багатьох технічних і технологічних питань, проведення різних аналізів і обґрунтувань, зокрема обґрунтувань з безпеки, вирішення питань ліцензування тощо.

Крім того, повинна бути комерційна зацікавленість в реалізації.

Всі ці фактори повинні вирішуватися з урахуванням умов конкретної країни і конкретних інвесторів.

Найближчі роки покажуть, наскільки реалістичними є прогнози реалізації технології SMR в світі.

– Що Вам відомо про стан розробки компанією Holtec International проекту енергоблока SMR-160?

– Наразі розробка проекту знаходиться в активній фазі, зокрема розпочинається діяльність у сфері ліцензування. Розробники припускають ліцензування проекту в регулюючому органі Канади; за наявними відомостями також планується ліцензування в регулюючому органі США – NRC. Розробники думають запропонувати проект низці країн, також Україні, для впровадження на своїй території.

– Нещодавно Президент НАЕК «Енергоатом» Юрій Недашковський заявив про те, що Україна розглядає можливість спорудження модульних реакторів малої потужності на майданчику Рівненської АЕС. Чому саме РАЕС?

– Така позиція НАЕК «Енергоатом» є досить логічною. Енергоблоки №1 і №2 Рівненської АЕС є «найстарішими» в атомній енергетиці України і якщо розглядати виведення з експлуатації після продовження, то ці енергоблоки «перші в списку». До того ж, потужність кожного енергоблока – 440 мВт, це найбільш сприятливо з погляду сумісності потужності з SMR (наприклад, SMR-160).

Проте, на мою думку, перш ніж приймати рішення про можливість заміщення першого та другого енергоблоків РАЕС необхідно: виконати розробку Техніко-економічного обґрунтування та Техніко-економічного розрахунку (про які я згадував раніше). У разі позитивного результату аналізів – розробити Техніко-економічний розрахунок за спрощеним варіантом створення заміщуючих потужностей на майданчику РАЕС із застосуванням SMR, зокрема, це може бути SMR-160 виробництва компанії Holtec International.

– Сучасні SMR можуть бути, як стаціонарні, так і пересувні, як наземні, так і морські. Крім майданчиків вітчизняних АЕС, які ще варіанти розташування SMR в Україні можуть розглядатися?

– Навряд чи в Україні є потреба у створенні пересувних і морських SMR. Що стосується розміщення SMR – то можуть бути кілька передбачуваних варіантів.

Варіант перший – розміщення на майданчиках діючих АЕС, як заміщуючі.

Другий варіант – розміщення на нових майданчиках. В такому разі необхідно враховувати різні ускладнюючі фактори: кількість можливих майданчиків в Україні досить обмежена і тому мова може йти про розміщення на майданчику комплексу на рівні 1000-2000 мВт, тобто великої кількості енергоблоків SMR.

Розміщення енергоблоків SMR на майданчиках діючих ТЕС, навіть з урахуванням їх закриття, – здається сумнівним. Серед причин: ці території зазвичай є екологічно несприятливими для навколишнього середовища; під час спорудження значної кількості SMR на різних майданчиках ми зіткнемося з технічними і соціально-економічними труднощами.

– Яка ймовірність того, що ми самі будемо виробляти обладнання для SMR? Чи все ж таки купуватимемо у Holtec International або інших міжнародних компаній?

– У разі реалізації технології SMR в Україні – дуже важливим є питання локалізації з урахуванням можливостей вітчизняних підприємств. Це питання може бути одним з визначальних під час прийняття рішення про доцільність реалізації тієї чи іншої технології.

Виходячи з попередніх обговорень з Holtec International, можна дійти висновку, що сторони зацікавлені у вирішенні цього питання з урахуванням інтересів обох сторін. Конкретний обсяг можливої локалізації повинен розглядатися під час наступних зустрічей.

– Як Ви вважаєте, чи позитивно сприйматиме будівництво SMR громадськість в Україні?

– Однозначно важко відповісти на це питання, оскільки воно багато в чому пов’язане із загальним ставленням громадськості до атомної енергетики. Найбільш важливими факторами будуть: доказовість прийнятного рівня безпеки – не нижче, ніж досягнутий в сучасних проектах АЕС; високий рівень техніко-економічних показників; зниження екологічного навантаження на навколишнє середовище, зокрема людину, в порівнянні з діючими АЕС; доказовість відповідностей умов розміщення об’єктів вимогам екологічної безпеки.

– Якщо будівництво та експлуатація SMR увінчаються успіхом в Україні – який з видів генерації буде з ними конкурувати?

– Атомна генерація, як і зараз, буде конкурувати з тепловою генерацією. Водночас мають бути встановлені справедливі вихідні умови цієї конкуренції.

З урахуванням довгострокової перспективи атомна генерація розглядається, як одне з джерел низьковуглецевої енергетики, яка в наразі підтримується в усьому світі. Водночас як альтернатива будуть розглядатися джерела відновлюваної енергії (ВДЕ), основними з яких для умов України є вітроенергетика, сонячна енергетика і можливо використання біомаси. Проте необхідно зауважити, що конкуренція з часом буде зростати, оскільки джерела ВДЕ постійно підвищують свою економічність з урахуванням розвитку технологій, вдосконалення обладнання і елементів. Це об’єктивна тенденція, яка сьогодні зазначається в усьому світі.

Також необхідно враховувати специфічні складності реалізації ВДЕ, включно з вітровими і сонячними джерелами, зокрема: необхідність виділення значних площ для розміщення установок, що може створити певні труднощі в умовах України; нестабільність характеру виробництва електроенергії і низький ККД виробництва, що істотно впливає на якість виробництва електроенергії у разі підвищення ролі ВДЕ в загальному виробництві електроенергії.