Атомная энергетика обеспечивает сегодня пятую часть потребности России в электричестве. За историю своего существования надёжные и безопасные водо-водяные реакторы (ВВЭР) все вместе наработали уже более тысячи реакторо-лет без аварийной эксплуатации. Однако сегодня появились новые задачи: одной из важнейших становится развитие удалённых территорий. Помочь в этом могут атомные станции малой мощности (АСММ).
Северный вопрос
К реакторам малой мощности принято относить агрегаты мощностью меньше 300 МВт. Первая в мире промышленная АЭС, построенная в 1954 году в Обнинске, относилась именно к этому классу (5 МВт). До планового закрытия Обнинская АЭС проработала почти 50 лет.
В последующие годы в СССР возводили исключительно большие атомные станции. Этого требовала экономика промышленно развитых и густонаселённых регионов. Дело в том, что с ростом мощности энергоблока снижаются удельные затраты на получение электроэнергии. Условно говоря, при увеличении мощности реактора в 10 раз стоимость сооружения увеличится всего в 3−4 раза. Чем больше мощность энергоблока, тем более он эффективен с точки зрения экономики.
Такое соотношение на АЭС малых мощностей — не в их пользу. Затраты на строительство значительные, а энергетический выход небольшой, поэтому долгое время АСММ находились исключительно в сфере научных интересов.
В наши дни они становятся всё более востребованными. Без энергии невозможно экономическое развитие огромных малозаселённых районов Сибири и Дальнего Востока. Протянуть туда линии электропередач от Единой энергетической системы страны невозможно: дорого и порой технически крайне сложно. Строить на местах мощные АЭС — расточительно.
Сегодня в таких местах работают тепло- и электростанции и даже просто котельные, использующие углеродное топливо. Проблема в том, что они сильно загрязняют окружающую среду. К тому же это оборудование требует немалых затрат на своё содержание, а их поломка в зимнее время — настоящая катастрофа.
Альтернативная энергетика (солнце или ветер) тоже не решает проблему. Преимущественно удалённые территории России находятся на Севере, в области вечной мерзлоты. Там в принципе мало солнца, а ветры не отличаются стабильностью. Кроме того, для ветряков и солнечных панелей требуются огромные площади, которые нужно освободить от деревьев. Ну и, наконец, суровый климат предъявляет особые требования к работоспособности оборудования, а солнечные панели придётся постоянно очищать от снежных завалов.
Малые АЭС — большие преимущества
Все эти сложности устраняют атомные электростанции малой мощности. Они обладают рядом очевидных преимуществ и перед углеродной энергетикой, и перед возобновляемыми источниками.
Во-первых, атом — это «зелёная» энергетика. Замещение используемых в наши дни дизельных и угольных станций позволит сократить выбросы углекислого газа на 20 тыс. тонн в год. Кроме того, многие территории освободятся от шлаков и золы.
Во-вторых, станции малой мощности обеспечат независимое и бесперебойное электроснабжение в любой местности, а значит, там появятся новые предприятия, рабочие места.
В-третьих, дизельные и угольные электростанции, которые по сути являются единственной альтернативой АСММ на труднодоступных и малонаселённых территориях, более требовательны в эксплуатации. Их чаще приходится ремонтировать. К тому же топливо для них необходимо завезти в очень короткие периоды навигации. Часто транспортники не успевают доставить уголь или мазут в полном объёме, что отражается на жителях полярных населённых пунктов.
Нередко для доставки топлива используют вертолёты, потому что другого способа добраться до точки не существует. Всё это делает энергию, как электрическую, так и тепловую, неразумно дорогой.
В случае с АСММ топливо потребуется раз в 5−10 лет и не нужно задействовать множество кораблей или трейлеров.
Наконец, в атомных станциях малой мощности можно использовать для охлаждения так называемые сухие градирни (сооружения в виде широкой трубы), в которых охлаждается теплоноситель станции. Выгода в том, что не нужно расходовать большое количество воды на охлаждение реактора и хранить её в специальных водоёмах. Экономия водных ресурсов и экологичность очевидны.
По плану
Перспективность станций малой мощности учёные видели ещё на заре атомной энергетики и уже тогда занимались их разработкой. Одну из таких станций создали в «Лаборатории В», из которой позже выросло одно из крупнейших исследовательских учреждений страны — «Государственный научный центр Российской Федерации — Физико-энергетический институт имени А. И. Лейпунского» (входит в Госкорпорацию «Росатом»). В 1961 году в этой обнинской лаборатории запустили в опытную эксплуатацию мобильную атомную электростанцию ТЭС-3.
Она состояла из нескольких модулей. Каждый располагался на отдельной самоходной платформе, созданной на базе тяжёлых танков Т-10. Модулей было три: один — с реактором, другой — с турбиной, третий — с электрогенератором.
В современной России разработкой проектов АСММ занимаются несколько организаций. В частности, Национальный исследовательский центр «Курчатовский институт» с уникальной по своим характеристикам станцией «Елена». В основном эта АСММ предназначена для производства тепла. Электричество на ней вырабатывает не турбина, а термоэлектрические преобразователи. Технология молодая, и поэтому КПД пока невысокий. Однако очевидное преимущество «Елены» — отсутствие движущихся частей. Нечему ломаться, что делает этот энергоблок крайне надёжным.
А в «Опытном конструкторском бюро машиностроения имени И. И. Африкантова» (входит в Госкорпорацию «Росатом») разработали проекты «РИТМ-200» и «КЛТ-40С».
"РИТМ-200″, проект станции малой мощности наземного базирования, уже готов к строительству. Сейчас он проходит государственную экспертизу, а после получения положительного заключения первую станцию планируется построить в Якутии, в посёлке Усть-Куйга. Вырабатываемой на «РИТМ-200» электроэнергии хватит и посёлку, и находящемуся рядом золоторудному месторождению Кючус.
В ближайшем будущем планируется построить ещё четыре подобные станции, которые разместят на плавучих платформах. Они будут обеспечивать электричеством и теплом Баимский горно-обогатительный комбинат на Чукотке.
Другой реактор, КЛТ-40С, уже работает. Он установлен на плавучую атомную теплоэлектростанцию (ПАТЭС) «Академик Ломоносов». В 2019 году в сопровождении ледокола станция отправилась из Мурманска в порт Певек. Прибыв в точку назначения, станция начала исправно снабжать электричеством и теплом населённый пункт со 100 тыс. жителей.
Полученный опыт работы станций малой мощности подтверждает: АСММ — решение всех энергетических проблем удалённых районов страны, изолированных малых городов и рабочих посёлков, нефтегазовых промыслов и горно-обогатительных комбинатов, металлургических предприятий.
Отработанное ядерное топливо (ОЯТ) — это не опасные отходы, которые следует поглубже зарыть и охранять до скончания веков, как утверждают противники атомной энергетики, а очень ценное сырьё. Из компонентов, входящих в ОЯТ, на уран-238 приходится 94,5%. Ещё 0,9% — на невыгоревший уран-235. Если очистить эти изотопы от примесей и дообогатить ураном-235, то ОЯТ снова можно использовать как топливо. И так очень много раз. На все остальные продукты ядерных реакций приходится около 3,7% от массы отработанного топлива. Среди них немало ценных нерадиоактивных металлов, например палладия и серебра. Большую ценность представляют радионуклиды. В частности, стронций-90 применяется в радиоизотопных источниках энергии, а технеций-99 — в ядерной медицине.
***
Подписывайтесь на канал и следите за новостями науки.