Российская атомная корпорация анонсировала экспортную экспансию своих плавэнергоблоков на глобальном Юге
На прошедшем в Москве международном форуме «Мировая атомная неделя» заместитель генерального директора госкорпорации «Росатом» по машиностроению и индустриальным решениям Андрей Никипелов объявил о начале работ над созданием плавучих атомных электростанций для глобального Юга: «Прямо сейчас мы приступаем к созданию плавэнергоблоков для южных регионов мощностью 100 мегаватт. Мы уже готовы к тому, чтобы полноценно разворачивать это производство».
«Росатом» уже имеет большой опыт постсоветских (то есть реализованных в рамках рыночных механизмов, а не «братской помощи») экспортных проектов по строительству АЭС в зарубежье. По итогам 2024 года директор по развитию бизнеса госкорпорации Екатерина Ляхова оценила объем экспортной выручки «Росатома» в 18 млрд долларов, а портфель заказов — в 200 млрд долларов. Ляхова напомнила, что компания сейчас одновременно строит 22 энергоблока в семи странах.
Но обычно это все же традиционные стационарные энергоблоки большой мощности типа ВВЭР-1000 и ВВЭР-1200. Однако и практический опыт работы с малой атомной энергетикой у «Росатома» имеется, причем на сегодня как бы не самый большой в мире. То есть нужно совместить один успешный опыт с другим.
Напомним, что одно из ключевых направлений ныне реализуемого национального проекта «Новая атомная энергетика» — строительство АЭС малой мощности (АСММ). Благодаря реализации проекта доля атомной энергетики в балансе электрогенерации должна вырасти к 2040–2045 годам с нынешних 18 до 25 %, а к 2030 году, как обещает зампред правительства Александр Новак, Россия должна занять 20% мирового рынка малых атомных электростанций и 24% рынка ядерного топлива.
Использование энергии мирного атома можно отсчитывать от запуска в эксплуатацию первой в мире атомной электростанции — Обнинской АЭС в Калужской области — в июне 1954 года. Ее единственный уран-графитовый реактор АМ-1 выдавал мощность всего в 5 МВт, но технически для той эпохи это было настоящим прорывом. Станция была выведена из эксплуатации в апреле 2002 года и ныне используется как научно-исследовательский комплекс.
Но созданный задел получил широкое развитие. В настоящее время в мире эксплуатируется свыше 440 реакторов различных типов, которые в совокупности обеспечивают свыше 9% мировой электрогенерации.
Новые коммерческие АЭС сразу же стали наращивать свои мощности, сейчас один атомный энергоблок может иметь мощность до 1650 МВт, самый ходовой отечественный реактор в ныне реализуемых проектах — ВВЭР-1200 — имеет мощность 1200 МВт. Такие крупные станции позволяли делать их более экономичными: снижался удельный (на единицу мощности и выработки энергии) расход конструкционных материалов, топлива. В общем, эффект масштаба как он есть.
Гиганты стали самыми серийными. Например, в нашей стране уран-графитовые реакторы получили развитие в проектах реакторов РБМК. Первый такой реактор был запущен в 1973 году, всего построено 17 энергоблоков. Но трагедия на Чернобыльской АЭС поставила крест на этом направлении развития.
Другой технологической альтернативой были реакторы типа ВВЭР. Самым массовым советским реактором этого типа стал ВВВЭР-440 (первый реактор запущен в 1971 году, всего построен 21 энергоблок), и наследующий ему ВВЭР-1000 (первый реактор запущен в 1980-м, всего построено 37 энергоблоков).
И в массовом сознании АЭС ассоциируется именно с энергетическим гигантом. Но это не всегда так. Существуют и проекты малых модульных электростанций (АСММ по-русски, SMR — в англоязычной литературе). По классификации Международного агентства по атомной энергии (МАГАТЭ) к АСММ относятся станции электрической мощностью до 300 МВт.
В отечественной практике реакторы такой мощности использовались как исследовательские, промышленные, в атомных силовых установках подводных лодок и ледоколов. Было всего два кейса, когда «малыши» использовались для выработки электричества, — это Билибинская АЭС на Чукотке и АЭС «Райнсберг» в бывшей ГДР.
Билибинская, единственная стационарная АЭС, запущенная в зоне вечной мерзлоты, начала строиться в 1966 году и вступила в эксплуатацию в 1974-м. «В расцвете сил» станция располагала четырьмя реакторами ЭГП-6 по 12 МВт каждый. В 2025 году было объявлено о планах окончательно вывести Билибинскую АЭС из эксплуатации до конца года, вывезти отработавшее ядерное топливо и постепенно демонтировать конструкции стации.
АЭС «Райнсберг» использовала реактор ВВЭР-70 (70 МВт), была введена в эксплуатацию в 1966 году и выведена в 1990-м.
Но в последние годы интерес к этому типу атомной генерации снова растет. В 2011 году МАГАТЭ говорила о 45 проектах потенциальных АСММ (типов ректоров, не конкретных коммерческих объектов), в 2018-м — о 56, сейчас речь уже идет более чем о 70, причем значительная часть из них — отечественные разработки (проекты водоохлаждаемых малых реакторов, стационарных и плавучих, приведены в таблицах 1 и 2).
При всех преимуществах эффекта масштаба в атомной энергетике есть моменты, которые делают целесообразным обратить взор на АСММ.
Во-первых, проект АСММ должен реализоваться быстрее и дешевле. «Традиционный» энергоблок-гигант строится, как правило, не менее пяти лет, а чаще порядка десяти. Есть и долгострои. Так, франко-германский консорциум Framatome и Siemens сооружал АЭС «Олкилуото» в Финляндии рекордные 17 лет (2005‒2022).
Малые АЭС планируется строить в разы быстрее, в течение двух-трех лет, поскольку значительная часть оборудования будет делаться серийно на заводах и доставляться на место в виде отдельных модулей. Модульность должна упростить и обслуживание реакторов, и их утилизацию. Однако это еще предстоит проверить, поскольку серийных АСММ в мире пока нет.
Анализ существующих проектов «Росатома» показывает, что для четырех перспективных плавучих АЭС с реакторами РИТМ-200 капитальные затраты ожидаются в размере 6 тыс. долл./кВт — это на треть выше, чем для «традиционных» ВВЭР-1200 (порядка 4,5 тыс. долл./кВт), но вполне конкурентно в сравнении с проектами типа французского EPR-1600 (8 тыс. долл./кВт).
Во-вторых, АСММ, как правило, используют более обогащенное топливо по сравнению с «традиционными» АЭС. Так, «традиционные» АЭС работали с топливом, обогащенным по изотопу урана-235 менее чем до 5% (РБМК — на 1,8%, ВВЭР-440 — на 3,5%, современные ВВЭР-1200 — на 4,7%). Проекты АСММ, как правило, предполагают работу с топливом, обогащенным примерно до 20% (это все еще меньше порога, зафиксированного в Договоре о нераспространении ядерного оружия). Например, для реакторов типа РИТМ-200 это 19,5‒19,75%.
А это означает менее частую «дозаправку». И если «традиционный» энергоблок нужно раз в год-полтора останавливать для перегрузки топлива, то малые АЭС могут работать без перегрузки топлива по нескольку лет или даже десятилетий (РИТМ-200 работает на одной загрузке до десяти лет).
Более обогащенное топливо также дает АСММ способность работать в маневренном режиме, с быстрым набором и сбросом мощности.
Небольшие размеры позволяют существенно увеличить и безопасность малых АЭС. Наиболее опасный сценарий аварии на любой АЭС связан с потерей охлаждения реактора и риском перегрева и расплавления ядерного топлива. Именно это, например, случилось на АЭС «Фукусима» в 2011 году и на АЭС «Три Майл Айленд» в США в 1979-м. С учетом того, что в обычной АЭС загружается порядка 100 тонн ядерного топлива, для его аварийного охлаждения нужны большие запасы воды и много систем для ее подвода. В малых АЭС топлива гораздо меньше, и в случае аварии реактор и топливо можно эффективно охладить гораздо меньшими усилиями, даже пассивными системами без участия человека. Это позволяет улучшить и экономику проектов, поскольку отпадает необходимость в ряде сложных систем безопасности, необходимых для крупных АЭС.
Нельзя, однако, сказать, что у АСММ одни только плюсы — иначе не было бы многолетнего господства на рынке энергоблоков-гигантов.
Помимо более высокой удельной стоимости энергии АСММ могут давать больше отходов и отработавшего топлива на единицу произведенной энергии, чем обычные АЭС, за счет меньшего КПД, утечки нейтронов из небольшой активной зоны и, как следствие, низкой глубины выгорания топлива. В первую очередь это касается водо-водяных реакторов.
Впрочем, среди АСММ существует довольно много проектов совершенно иных конструкций, чем традиционные водяные реакторы. Это, например, реакторы на быстрых нейтронах с жидкометаллическим теплоносителем.
Проектов много, но реально работающих АСММ в мире пока что совсем мало. За вычетом уходящей на покой Билибинской АЭС остаются отечественная плавучая атомная теплоэлектростанция «Академик Ломоносов» с двумя блоками КЛТ-40 и китайский двухреакторный энергоблок HTR-PM (и не факт, что его можно отнести к коммерческим). Еще несколько объектов находятся на стадии строительства.
«Академик Ломоносов» представляет собой несамоходную баржу, на которой размещены реакторы, турбины, места хранения топлива и даже помещения для персонала. Сооружение ПАТЭС растянулось на 13 лет: начиналась стройка в 2007 году на северодвинском «Севмаше», заканчивали ее на Балтийском заводе в Санкт-Петербурге, откуда изделие отбуксировали на место работы в Певек на Чукотке, где в мае 2020 года ввели в эксплуатацию.
Энергоблок состоит из двух реакторных установок КЛТ-40 электрической мощностью по 35 МВт и сроком службы 40 лет. Такие реакторы уже более 30 лет используются на ледоколах «Вайгач», «Таймыр» и лихтеровозе «Севморпуть». Правда, на этих судах всего по одному реактору. Но в целом первая плавучая АЭС была построена на основе уже хорошо проверенных и освоенных технических решениях.
Достигаемой мощности «Академика Ломоносова» достаточно, чтобы обеспечивать электроэнергией и теплом населенный пункт с населением 100 тыс. человек либо целый район или регион с сопоставимым числом жителей. Или опреснять морскую воду (оценочно — от 40 до 240 тыс. кубометров пресной воды в сутки).
Стоимость проекта составила 30 млрд рублей, еще в 7 млрд обошлось строительство швартовочной инфраструктуры в Певеке.
В настоящее время «Росатом» работает над вторым поколением плавучих АЭС, уже на базе реакторов РИТМ-200.
Идет строительство еще четырех плавучих энергоблоков с реакторными установками РИТМ-200 мощностью по 55 МВт и сроком службы до 60 лет. В отличие от КЛТ-40, где была блочная компоновка (элементы первого контура рядом, но не в одном корпусе), РИТМ-200 уже имеет интегральную компоновку, поэтому он почти вдвое более легкий и компактный и при этом более мощный (175 МВт).
Это тоже проверенная технология. Реакторы типа РИТМ-200 используются при строительстве ледоколов проекта 22220 (типа «Арктика», четыре построено и еще два строятся; подробнее см. статью «“Чукотка” на воде, ждем “Лидера”», «Монокль» № 47 за 2024 год).
Достроить первые четыре ПАТЭС с реакторами РИТМ-200 планируется к 2030 году. Предполагаемым потребителем их энергии должен стать перспективный Баимский ГОК в Билибинском районе Чукотки, ввод которого будет синхронизирован с подключением энергоблоков.
Первоначальная схема энергоснабжения Баимки базировалась на газовой плавучей электростанции южнокорейского производства, но «Росатом» сумел перехватить инициативу. И, надо сказать, очень вовремя: после начала санкционной войны и присоединения Южной Кореи к стану недружественных России государств все крупные проекты инвестиционного сотрудничества были разорваны в одностороннем порядке корейской стороной.
А к 2028 году «Росатом» планирует ввести в эксплуатацию и наземную АСММ с такой реакторной установкой в Якутии. Предполагается, что основными потребителями электроэнергии с АСММ в Якутии станут ГОК на крупном золоторудном месторождении Кючус, добывающие объекты на месторождениях редкоземельных металлов и олова и населенные пункты — поселки Усть-Куйга, Депутатский, Казачье и Северный.
Но не РИТМом единым живет тема малых реакторов в «Росатоме» сегодня. В ближайшее время планируется доработать технический проект реакторной установки «Шельф-М» и эскизный проект установки «Елена АМ»; ввод обеих установок намечен на конец 2030 года.
«Шельф-М» разработки НИКИЭТ им. Н. А. Доллежаля — это водо-водяной реактор интегральной компоновки мощностью до 10 МВт, при этом он может дополнительно давать 12 Гкал/ч тепла для отопления и опреснять до 500 кубометров воды в час. Топливо обогащением 19,7% рассчитано на восемь лет работы без перегрузки. Весь реакторный блок находится в едином стальном модуле диаметром 8 м и длиной 14 м и может размещаться на морском дне. Планируется даже организовать удаленное управление станцией.
«Елена АМ» разработки Курчатовского института — это водо-водяной реактор тепловой мощностью 3 МВт с прямым термоэлектрическим преобразователем для выдачи до 400 кВт электроэнергии. Одна загрузка топлива с обогащением 15% рассчитана на все 25 лет работы установки.
Упомянем также две любопытные зарубежные разработках реакторов малой мощности.
Китайская АСММ HTR-PM в 210 МВт электрической мощности была пущена в декабре 2023 года. Проект уникален в своем роде. В качестве теплоносителя здесь используется гелий, а замедлителем служит графит. В активную зону каждого реактора загружено более 400 тыс. сферических топливных элементов, каждый диаметром 60 мм и содержащий 7 г топлива, обогащенного до 8,5% (в отличие от традиционных топливных сборок из «таблеток», сведенных в «кассеты» ТВЭЛ).
В конструкции реактора HTR-PM топливный стержень использует большое количество графита, внутри которого заключен уран. Это делает плотность энергии топлива намного ниже. По сути, используется гранулированное топливо с низкой плотностью энергии в большем количестве. Это помогает замедлить ядерные реакции, в результате чего выделяется меньше тепла. Китайцы заявляют, что их детище — первый в мире реактор, устойчивый к расплавлению активной зоны.
Однако сам реактор скорее испытательно-демонстрационный, о его широком коммерческом тиражировании пока речи не идет.
В США в 2023 году начали строительство интегрального модульного реактора NuScale максимальной электрической мощностью 924 МВт, состоящий из 4, 6 или 12 модулей по 77 МВт. Запуск станции намечен на 2030 год.
«Росатом» оценивает мировой рынок АСММ мощностью 50‒300 МВт в 10 ГВт, а для станций мощностью до 10 МВт — в 6 ГВт. То есть речь может идти о сотнях малых энергоблоков. Госкорпорация уже до 2039 года планирует построить 62 АСММ, в том числе 18 из них — в виде плавучих платформ.
Западные исследователи полагают, что мировой рынок АСММ к 2030 году может составить до 18,8 млрд долларов, а по оптимистичным оценкам, подняться и до 300 млрд долларов к 2040 году.
Практические очертания коммерческого применения малых АЭС пока четко прослеживаются только у России. Помимо строящихся АСММ для Чукотки и Якутии, о которых было сказано выше, можно отметить экспортные проекты «Росатома» в Узбекистане и Мьянме.
Так, на площадке в узбекском Джизаке планируется построить два «больших» энергоблока с реакторами ВВЭР-1000 и два — с реакторами РИТМ-200Н (подробнее см. статью «Атомный десант на юг», «Монокль» № 26 за этот год).
«На площадке начались земляные работы, завершены все исследовательские мероприятия, этой осенью перейдем к котловану. Президент Узбекистана поставил цель: первый бетон — весной 2026 года», — заявил генеральный директор «Узатома» Азим Ахмедхаджаев.
Раз в десять лет ПЭБ будет транспортироваться в Россию на перезагрузку топлива и ремонт корпуса и оборудования блока. На этот период его подменит дублер такой же мощности
С Мьянмой российской стороной 4 марта этого года было подписано межправительственное соглашение о строительстве в этой стране наземной АСММ мощностью 110 МВт с возможностью дальнейшего расширения до 330 МВт.
Кроме того, «Росатом» предлагает властям Монголии рассмотреть возможность строительства АСММ мощностью 220‒330 МВт в районе Хархорума — нового планового города с расчетным населением 500 тыс. человек (при населении страны 3,5 млн человек), который Монголия строит в 300 км к западу от Улан-Батора в качестве новой столицы.
На этом пока все. Но, как утверждает генсек МАГАТЭ Рафаэль Гросси, «чуть ли не каждую неделю во время встречи с министром африканской страны я слышу от него, что его стране тоже нужна ядерная энергетика. Особенно для них важны малые модульные реакторы и те, что способны подключаться к электросетям малого масштаба».
И в самом деле, атомная энергия — это и доступ к электроэнергии (до сих пор больной вопрос для многих развивающихся стран), и опреснение воды — тоже крайне актуально для глобального Юга.
Продвигаемая «Росатомом» модель сооружения АСММ и их дальнейшей работы на экспортных рынках отличается от стандартной модели, привычной для проектов больших наземных стационарных АЭС (за исключением разве что сооружаемой «Росатомом» АЭС в Турции; подробнее см. «Аккую не сдается ни в какую», «Монокль» № 29 за этот год). Страны-партнеры не покупают ни сами плавучие энергоблоки (ПЭБ), не обременены заботами об устройстве хранилищ ОЯТ — они покупают готовое электричество с ПЭБ. Нужно только на согласованной площадке построить береговые технические сооружения, куда может причалить российский ПЭБ, и построить распределительные сети для приема электроэнергии.
Ориентировочно раз в десять лет ПЭБ будет транспортироваться в Россию на перезагрузку топлива, что логично совместить с плановым ремонтом корпуса и оборудования блока. На этот период ПЭБ может быть подменен аналогичным по мощности дублером. Этакие плавучие сменные ядерные «батарейки».
Исходя из периодичности и продолжительности ремонтов и обслуживания, сроков буксировки между сервисными доками России и местами постоянной дислокации на экспортных рынках, можно предположить потребность примерно в одном резервном плавучем энергоблоке на пять‒семь собственно коммерческих.
«Мы видим где-то еще до полутора десятков примерно плавучих станций в интересах как российских, так и зарубежных покупателей. Понятное дело, что ядерные переговоры — дело неспешное, и деньги, в общем, немаленькие, поэтому мы не подгоняем наших заказчиков, но ориентируемся точно на десятки плавучих энергоблоков в ближайшие годы, — говорит глава “Росатома” Алексей Лихачев. — Причем у нас есть модификация плавучей станции как в арктическом, так и в тропическом исполнении, то есть те, которые ориентированы на холодную воду или, наоборот, на более теплые океанические воды».
В заключение отметим, что малая атомная энергетика имеет и оборонное значение. Так, военное ведомство США сотрудничает с американской компанией BWXT по проекту газоохлаждаемого реактора Pele с TRISO-топливом (миниатюрные шарообразные топливные элементы) мощностью до 5 МВт. Реактор и необходимое оборудование должны будут размещаться в стандартных 20-футовых контейнерах для транспортировки по воздуху, морю и на автотранспорте с монтажом на месте, за трое суток от прибытия транспорта до включения в сеть.
«Росатом» подобные серийные проекты не анонсировал. Но их ценность для военных и МЧС трудно переоценить.