Зачем нам малые ядерные реакторы

Многие энергетически зависимые страны в последние годы разрабатывают планы по увеличению своих мощностей по производству электрической энергии. В частности - благодаря новейшей технологии малых модульных ядерных реакторов - ММР.

Так, в Канаде компании Ontario Power Generation разрешили строить первый из четырех малых модульных реакторов на площадке Дарлингтонского нового ядерного проекта, прогнозируемая стоимость которого - более 15 млрд долл. Южная Корея и Сингапур заключили соглашение о стратегическом сотрудничестве по строительству ММР.

В мире на разных стадиях находятся 70 проектов ММР, а в Китае достигнут реальный прогресс. Там построили и эксплуатируют первый в мире ММР четвертого поколения с высокотемпературным газовым охлаждением (HTR-PM). С 2023 года он находится в коммерческой эксплуатации на АЭС "Шидаовань" в провинции Шаньдунь. Установка состоит из двух модулей общей мощностью 210 МВт.

Второй китайский ММР - ACP100 (Linglong One) - стал первым в мире коммерческим наземным ММР на базе легководного реактора, получившим оценку безопасности МАГАТЭ. Ожидается, что реактор мощностью 125 МВт подключат к сети и начнут коммерческую эксплуатацию в течение нескольких следующих месяцев.

Продолжаются проекты по строительству малых модульных реакторов в США и Великобритании. Высокую заинтересованность в разработке и внедрении ММР проявили в Бельгии и Франции. Чем особенна технология малых модульных реакторов и насколько целесообразно ее использовать в Украине после завершения войны?

Чем интересны малые реакторы

ММР - это ядерный реактор, меньше традиционных больших реакторов АЭС. Международное агентство по атомной энергии (МАГАТЭ) определяет ММР как реакторы мощностью до 300 МВт на блок. Это около трети от размера многих традиционных реакторов атомных станций. Например, два энергоблока Хмельницкой АЭС имеют реакторы электрической мощностью 1 тыс. МВт каждый.

Среди преимуществ ММР различных типов по сравнению с классическими реакторами - улучшенные характеристики по ядерной безопасности, которые обеспечиваются пассивными системами, высокая надежность и качество, относительно короткие сроки изготовления и строительства благодаря высокой заводской готовности компонентов реакторной установки и вспомогательных систем, упрощенная логистика благодаря перевозке заводских модулей водными, железнодорожными и автомобильными магистралями на площадку АЭС.

Отдельно следует определить маневренность ММР: возможность быстрого изменения мощности в широком диапазоне (от 20% до 100%). Привлекает технология и короткими сроками выхода на номинальную мощность с момента запуска реактора, относительной простотой эксплуатации, значительным сроком эксплуатации (80-100 лет).

Да, ММР проигрывают традиционным реакторам по мощности, ведь часто концепции таких реакторов предусматривают мощность от нескольких десятков МВт до 300-400 МВт. Однако это и преимущество ММР, ведь позволяет формировать выработку таким образом, чтобы закрыть локальные потребности в электроэнергии.

Кроме того, на АЭС можно установить несколько модулей, увеличивая общую мощность станции. Там, где есть высокий спрос, можно установить, например, четыре модуля по 300 МВт, чтобы выйти на общую мощность 1 200 МВт. В небольших городах или для обеспечения локального спроса со стороны крупного предприятия может быть достаточно одного модуля мощностью 200-300 МВт.

Малые модульные реакторы - это возможность наращивать мощность энергосистемы, а с учетом показателей высокой маневренности АЭС с ММР это еще одно преимущество технологии, особенно в периоды компенсации пиковых нагрузок энергосистемы.

Сроки реализации проектов ММР зависят от типов реакторов, мест расположения, сроков лицензирования и разрешительных процедур, сроков поставки оборудования. Например, ММР BWRX-300 компанииGE-Hitachi должны построить в течение двух-трех лет. При этом другие разработчики ММР заявляют об аналогичных сроках. Это значительно быстрее строительства традиционного реактора.

В Украине есть большой опыт строительства мощных АЭС с блоками 440 МВт и 1 тыс. МВт. С учетом всех этапов срок до ввода в эксплуатацию первого блока АЭС с ВВЭР в среднем составляет восемь-десять лет, а последующих блоков - пять-шесть лет. По оптимистичным оценкам компаний-разработчиков проектов ММР, один модуль можно построить за год или чуть дольше.

Однако эта оценка не учитывает комплекса вопросов нулевого цикла: инженерной подготовки площадки строительства, необходимости проведения мобилизации проектного и строительно-монтажного персонала, выполнения пусконаладочных работ и мероприятий по физической защите.

Учитывая опыт создания АЭС в Украине, такой цикл - от момента инициирования строительства первого энергоблока АЭС с ММР в Украине до момента его ввода в эксплуатацию при условии своевременного изготовления и поставки основного оборудования ММР - может оптимистично длиться три-четыре года.

Для развития сектора государство должно выбрать тип ядерных установок. Это обеспечит высокий уровень унификации и существенно уменьшит затраты и сроки строительства.

Украина и малые реакторы

После завершения войны стоит сосредоточиться на вопросах восстановления утраченных энергетических мощностей, особенно ТЭС и ТЭЦ, в разных регионах страны.

Учитывая инфраструктуру, персонал, возможности выдачи мощностей в систему, действующие системы теплоснабжения городов возле этих ТЭС и ТЭЦ, восстановление таких объектов с использованием малых реакторов представляется наиболее целесообразным. Кроме электрогенерации и теплофикации, также решается вопрос декарбонизации.

Минэнерго при поддержке США начало работу, направленную на запуск проектов ММР в Украине. В ноябре 2024 года Украина и США официально объявили о старте проектов сотрудничества для Украины по программе FIRST для внедрения передовых ядерно-энергетических технологий ММР. По проекту "Феникс" предусматривается преобразование угольных ТЭС Украины в электростанции на базе ММР.

Для внедрения в Украине технологии с ММР следует создать законодательную и нормативно-правовую базы, наработать порядок подключения АЭС с ММР (на базе площадок ТЭЦ и ТЭС) к единой энергосистеме Украины, исследовать экономическую целесообразность проектов, решить ряд технических вопросов.

Важно, чтобы государство одобрило стратегию внедрения АЭС с ММР в контексте "Стратегии развития энергетики Украины до 2050 года". Минэнерго должно разработать комплексную программу внедрения ММР в Украине с привлечением соответствующих министерств и учреждений, а также ученых из институтов НАН Украины.

Конечно, энергетическая независимость - это большой комплекс работ и миллиардные инвестиции. Большинство планов по построению устойчивой энергетики в Украине будут реализовываться после завершения активных боев. Однако планировать деятельность, разрабатывать проекты и договариваться с поставщиками стоит уже сейчас.

Будущий энергетический комплекс Украины - это совокупность современных крупных АЭС и малых АЭС с технологиями ММР в комплексе с гидроэлектростанциями, возобновляемой энергетикой и мощными системами накопления.

Так страна избежит проблем с энергообеспечением бизнеса и населения, а в перспективе сможет выгодно продавать излишки электричества странам Европы.