Изгой возобновляемой энергетики

Аварии на АЭС в Три-Майл-Айленде (1979 г.), Чернобыле (1986 г.) и Фукусиме (2011 г.) нанесли серьезный ущерб репутации атомной энергетики. Однако она все же находит возможности для реабилитации, избавляясь от гигантомании и проникая в самые отдаленные уголки земного шара. Мирный атом ищет нишу в зеленой энергетической политике.

Реакторная перезагрузка 

Недавний климатический катаклизм в южных штатах США показал, что полагаться только на солнечную или ветроэнергетику — безрассудно. У человечества должны оставаться запасные варианты, как минимум в виде газа или угля. Что уж тогда говорить о мирном атоме, еще несколько десятилетий назад считавшемся главной надеждой и опорой человечества? 

Между тем атомная энергетика вовсе не собирается уходить на покой. Хотя финансирование строительства АЭС находится на историческом минимуме, усилия атомных держав в лице США, России и Китая (а заодно и неофитов атомной энергетики) направлены на создание более безопасных в эксплуатации малых модульных реакторов (SMR, Small modular reactors). SMR в собранном виде могут быть доставлены на площадку прямо с завода, а после установки начать выдавать электроэнергию и тепло, снабжая ими населенный пункт или крупное предприятие.

Пока что возможности малых реакторов демонстрирует единственная в мире действующая плавучая атомная тепловая станция (ПАТЭС) «Академик Ломоносов», сданная в эксплуатацию в прошлом году и работающая в чукотском порту Певек (Россия).

Атомная установка, состоящая из двух реакторов КЛТ-40 (тепловой мощностью 150 МВт и электрической 32 МВт) с паровыми турбинами и вспомогательным оборудованием, размещена на барже с двойным дном и бортами и защищена от штормового волнения и льдин специальным причалом-молом.

На берегу построены мощности для приема и передачи от ПАТЭС электроэнергии и горячей воды. Однако возможности сооружения гораздо больше используемых. Станция может опреснять до 240 тыс. кубометров морской воды в сутки и способна обеспечить электроэнергией город со 100-тысячным населением, а не 6 тыс. жителей Певека.

Избыточные мощности ПАТЭС «Ломоносов», как и ее стоимость, возросшая в ходе реализации проекта более чем в 4 раза (до ₽37 млрд), часто являются предметом критики «Росатома» противниками развития атомной энергетики. Один киловатт установленной мощности ПАТЭС обошелся в $7 200. Это в разы выше, чем в теплогенерации. Однако «Росатом» использует плавучую станцию еще и как демонстрационную площадку и готов поставить под ключ такую же (или с реакторами нового поколения) в любую точку земного шара.

В самой же России основным местом базирования подобных станций в ближайшие десятилетия останется Чукотка. В скором будущем туда хотят доставить сразу несколько ПАТЭС. Станции будут обеспечивать освоение Баимского месторождения комплексных руд, содержащего золото, серебро, медь и молибден. Для этого на Чукотке планируют построить крупное горно-обогатительное предприятие.

Новая миссия мирного атома

Впрочем, использование SMR для обеспечения крупных инфраструктурных проектов —  отнюдь не российское изобретение. Технологии проектирования малых АЭС ведут свое происхождение от атомных подводных лодок. Больше других в их строительстве поднаторели СССР и США. Еще в 1968–1975 гг. американцы использовали первую в мире плавучую АЭС Sturgis мощностью 10 МВт для обеспечения электроэнергией зоны Панамского канала во время проводимой там реконструкции.

Сегодняшние борцы с изменением климата нашли SMR место в углеродной цепочке в качестве поставщиков тепла крупным производителям стали, цемента, стекла и химикатов. Такие производства обычно требуют высоких температур (иногда свыше 1 000 °С), получаемых, как правило, в результате сжигания угля или природного газа. 

По данным Международного энергетического агентства, на производство тепла для предприятий или коммунальной сферы уходит половина затрат мировой энергии, за счет которой производится около 40% выбросов парниковых газов. Использование SMR поможет уменьшить эти выбросы.

Эффективно и полезно: малые реакторы — для человека и экологии. 

Поэтому правительство США еще в 2013 году выделило $280 млн компании NuScale для разработки мини-реакторов мощностью 60 МВт. Каждый такой SMR способен запитать электричеством 48 000 домохозяйств. Проект реализуется в Национальной лаборатории Министерства энергетики в Айдахо-Фолс (штат Айдахо). Нынешний президент США Джо Байден также придерживается мнения, что SMR являются одним из ключей к долгосрочной энергетической политике.

Правительство Великобритании оценило нишу, в которой могут использоваться SMR, в £52 млрд или $70 млрд. Прежде всего это предприятия для производства керамики, нефтехимии и стали. В конце прошлого года правительство Бориса Джонсона выделило £500 млн на разработку SMR в рамках программы зеленой экономики.

Эти инвестиции, надо полагать, попадут в благодатную почву. Количество разработок SMR постоянно растет и по данным Международного агентства по атомной энергии.

По состоянию на конец 2020 г. в мире насчитывалось 67 уникальных технологий SMR на разных стадиях разработки. Хотя еще пару лет назад таких стартапов было на треть меньше. 

Простительные ли недостатки?

Пока что основная претензия к атомным технологиям нового поколения — это цена вырабатываемой энергии. Мирный атом — недешевое удовольствие. И та же NuScale, получившая финансирование от правительства США, собирается продавать энергию по $55 за мегаватт-час. 

В калифорнийской Oklo Inc утверждают, что их «быстрый реактор» мощностью всего лишь 1,5 МВт, способный использовать ядерные отходы существующих электростанций и поместиться внутри обычного дома, будет рентабельным при стоимости энергии в $70.

TerraPower разрабатывает реактор мощностью 345 МВТ при нормированной стоимости электроэнергии в $50 за мегаватт-час. Если же его мощность удастся увеличить до 500 МВт, стоимость энергии снизится до $40.

Однако, по данным BloombergNEF, ветростанции в большинстве уголков мира вырабатывают то же количество энергии по $44, а солнечные — по $50. И к концу десятилетия стоимость возобновляемой энергии в некоторых регионах опустится до $20 и ниже.

«Представление о том, что небольшой модульный реактор в какой-то мере дешевле или экономичнее, чем реакторы большего размера, является ложным», — уверен эксперт по ядерным вопросам из Союза обеспокоенных ученых Эдвин Лайман.

 Такой же точки зрения придерживаются и другие противники использования атомной энергии.

Впрочем, на стороне SMR остается универсальность. Ведь новые реакторы могут производить тепло и электричество, опреснять воду, получать водород для энергетических установок. Кроме того, они могут служить для балансировки энергосистемы, когда по каким-то причинам прекращается работа ветровых или солнечных установок.  

«Нынешнее десятилетие продемонстрирует сильные стороны SMR, которые потенциально могут выйти в лидеры ожидаемой экономии при серийном производстве», — утверждает сотрудник Международного агентства по атомной энергии (МАГАТЭ) Анри Пайлер.

Ему вторит старший директор по национальной безопасности и международным программам американского Института ядерной энергии Тед Джонс: «Эта гонка похожа на ту, что была на заре ядерной энергетики».

Их в дверь, они — в окно

Эксперты сходятся во мнении, что полигоном для испытания новых атомных технологий в ближайшее десятилетие станет сланцевая отрасль Канады. 

Директор по развитию британской компании Moltex, работающей над 300-мегаваттным SMR для New Brunswick Power Corp., считает, что: «Требования к промышленному теплу уже помогли превратить Канаду в глобальный центр разработчиков SMR. И теперь они думают, как вытеснить производителей ископаемого топлива в цепочках, задействованных при производстве как нефтепродуктов, так удобрений и фармацевтических препаратов».

Подтвердив безопасность и эффективность, атомные стартапы начнут прокладывать себе дорогу и на более обжитых территориях.

Но уже сейчас людей начинают приучать к безопасности мини-реакторов нового поколения. Так, немецкая Uniper SE подала заявку на строительство прототипа SMR в Шведском Оскарсхамне. Хотя установка будет не ядерной. На ней всего лишь собираются проверить материалы и технологии будущих серийных установок. Но в дальнейшем все может измениться.

Власти Эстонии собираются в этом десятилетии вывести из эксплуатации сланцевые электростанции на севере страны. Заменить их вполне могла бы SMR установка. Среди претендентов называлась местная компания Fermi Energia, собирающаяся, по одним данным, привлечь технологии британской Moltex Energy, а по другим — американской GE Hitachi. Впрочем, строительство еще не началось. 

Да и Украина новым ядерщикам небезразлична. Апробировать технологии можно было бы на площадках действующих АЭС, где уже имеются коммуникации и обученный персонал. Страна как раз нуждается в замене устаревших блоков ВВЭР-1000. На месте как минимум одного из которых можно было бы построить несколько SMR. 

Поэтому еще в 2019 году Государственный научно-технический центр ядерной и радиационной безопасности и концерн «Энергоатом» подписали с американской Holtec International соглашение о создании консорциума, предусматривающего внедрение в Украине технологии малых модульных реакторов мощностью 160 МВт, проектируемых Holtec.