Навіщо нам малі ядерні реактори
Чимало енергетично залежних країн в останні роки розробляють плани щодо збільшення своїх потужностей з виробництва електричної енергії. Зокрема – завдяки новітній технології малих модульних ядерних реакторів – ММР.
Так, у Канаді компанії Ontario Power Generation дозволили будувати перший з чотирьох малих модульних реакторів на майданчику Дарлінгтонського нового ядерного проєкту, прогнозована вартість якого – понад 15 млрд дол. Південна Корея та Сінгапур уклали угоду про стратегічну співпрацю з будівництва ММР.
У світі на різних стадіях перебувають 70 проєктів ММР, а в Китаї досягнутий реальний прогрес. Там збудували й експлуатують перший у світі ММР четвертого покоління з високотемпературним газовим охолодженням (HTR-PM). З 2023 року він перебуває в комерційній експлуатації на АЕС "Шидаовань" у провінції Шаньдунь. Установка складається з двох модулів загальною потужністю 210 МВт.
Другий китайський ММР – ACP100 (Linglong One) – став першим у світі комерційним наземним ММР на базі легководного реактора, що здобув оцінку безпеки МАГАТЕ. Очікується, що реактор потужністю 125 МВт підключать до мережі і почнуть комерційну експлуатацію протягом кількох наступних місяців.
Тривають проєкти з будівництва малих модульних реакторів у США та Великобританії. Високу зацікавленість у розробці та впровадженні ММР виявили в Бельгії та Франції. Чим особлива технологія малих модульних реакторів і наскільки доцільно її використовувати в Україні після завершення війни?
Чим цікаві малі реактори
ММР – це ядерний реактор, менший за традиційні великі реактори АЕС. Міжнародне агентство з атомної енергії (МАГАТЕ) визначає ММР як реактори потужністю до 300 МВт на блок. Це близько третини від розміру багатьох традиційних реакторів атомних станцій. Наприклад, два енергоблоки Хмельницької АЕС мають реактори електричною потужністю 1 тис. МВт кожний.
Серед переваг ММР різних типів проти класичних реакторів – покращені характеристики з ядерної безпеки, які забезпечуються пасивними системами, висока надійність та якість, відносно короткі терміни виготовлення й будівництва завдяки високій заводській готовності компонентів реакторної установки та допоміжних систем, спрощена логістика завдяки перевезенню заводських модулів водними, залізничними й автомобільними магістралями на майданчик АЕС.
Окремо слід визначити маневреність ММР: можливість швидкої зміни потужності в широкому діапазоні (від 20% до 100%). Приваблює технологія й короткими термінами виходу на номінальну потужність з моменту запуску реактора, відносною простотою експлуатації, значним терміном експлуатації (80-100 років).
Так, ММР програють традиційним реакторам стосовно потужності, адже часто концепції таких реакторів передбачають потужність від кількох десятків МВт до 300-400 МВт. Проте це і перевага ММР, адже дозволяє формувати виробіток у такий спосіб, щоб закрити локальні потреби в електроенергії.
Крім того, на АЕС можна встановити кілька модулів, збільшуючи загальну потужність станції. Там, де є високий попит, можна встановити, наприклад, чотири модулі по 300 МВт, щоб вийти на загальну потужність 1 200 МВт. У невеликих містах або для забезпечення локального попиту з боку великого підприємства може бути достатньо одного модуля потужністю 200-300 МВт.
Малі модульні реактори – це можливість нарощувати потужність енергосистеми, а з урахуванням показників високої маневреності АЕС з ММР це ще одна перевага технології, особливо в періоди компенсації пікових навантажень енергосистеми.
Терміни реалізації проєктів ММР залежать від типів реакторів, місць розташування, термінів ліцензування та дозвільних процедур, строків постачання обладнання. Наприклад, ММР BWRX-300 компанії GE-Hitachi мають побудувати протягом двох-трьох років. При цьому інші розробники ММР заявляють про аналогічні терміни. Це значно швидше за будівництво традиційного реактора.
В Україні є великий досвід будівництва потужних АЕС з блоками 440 МВт і 1 тис. МВт. З урахуванням усіх етапів термін до введення в експлуатацію першого блоку АЕС із ВВЕР у середньому становить вісім-десять років, а наступних блоків – пʼять-шість років. За оптимістичними оцінками компаній-розробників проєктів ММР, один модуль можна збудувати за рік або трохи довше.
Проте ця оцінка не враховує комплексу питань нульового циклу: інженерної підготовки майданчика будівництва, необхідності проведення мобілізації проєктного та будівельно-монтажного персоналу, виконання пусконалагоджувальних робіт та заходів з фізичного захисту.
Враховуючи досвід створення АЕС в Україні, такий цикл – від моменту ініціювання будівництва першого енергоблоку АЕС із ММР в Україні до миті його введення в експлуатацію за умови своєчасного виготовлення та поставки основного обладнання ММР – може оптимістично тривати три-чотири роки.
Для розвитку сектору держава має обрати тип ядерних установок. Це забезпечить високий рівень уніфікації та суттєво зменшить витрати і терміни будівництва.
Україна і малі реактори
Після завершення війни варто зосередитися на питаннях відновлення втрачених енергетичних потужностей, особливо ТЕС і ТЕЦ, у різних регіонах країни.
Враховуючи інфраструктуру, персонал, можливості видачі потужностей в систему, чинні системи теплопостачання міст біля цих ТЕС і ТЕЦ, відновлення таких об'єктів з використанням малих реакторів видається найдоцільнішим. Крім електрогенерації і теплофікації, також вирішується питання декарбонізації.
Міненерго за підтримки США почало роботу, спрямовану на запуск проєктів ММР в Україні. У листопаді 2024 року Україна та США офіційно оголосили про старт проєктів співпраці для України за програмою FIRST для впровадження передових ядерно-енергетичних технологій ММР. За проєктом "Фенікс" передбачається перетворення вугільних ТЕС України на електростанції на базі ММР.
Для впровадження в Україні технології з ММР слід створити законодавчу та нормативно-правову бази, напрацювати порядок підключення АЕС із ММР (на базі майданчиків ТЕЦ і ТЕС) до єдиної енергосистеми України, дослідити економічну доцільність проєктів, вирішити низку технічних питань.
Важливо, щоб держава схвалила стратегію запровадження АЕС із ММР у контексті "Стратегії розвитку енергетики України до 2050 року". Міненерго має розробити комплексну програму впровадження ММР в Україні із залученням відповідних міністерств та установ, а також науковців з інститутів НАН України.
Звісно, енергетична незалежність – це великий комплекс робіт і мільярдні інвестиції. Більшість планів з побудови сталої енергетики в Україні будуть реалізовуватися після завершення активних боїв. Проте планувати діяльність, розробляти проєкти і домовлятися постачальниками варто вже зараз.
Майбутній енергетичний комплекс України – це сукупність сучасних великих АЕС і малих АЕС із технологіями ММР у комплексі з гідроелектростанціями, відновлювальною енергетикою та потужними системами накопичення.
Так країна уникне проблем з енергозабезпеченням бізнесу та населення, а в перспективі зможе вигідно продавати надлишки електрики країнам Європи.