Атомный рубеж: что будет с мировой энергетикой?


24 сентября 2019 года на знаменитой американской АЭС «Три-Майл Айлэнд» заглушили последний реактор. Теперь станцию ожидают десятилетия чистки и утилизации радиоактивных материалов. Говорят, всё это закончится только в 2078 году. Закрытие предвестника «чернобыльской эры» — повод задуматься: а есть ли будущее у мирного атома?

Атомный рубеж: что будет с мировой энергетикой?

Предшественники безатомной эры?

Крупная станция, запущенная в 1970-х, «Трёхмильники» прославились аварией в марте 1979 года. Причём буквально за несколько дней до ЧП в американский прокат пошёл фильм «Китайский синдром». В нём авария на гипотетической АЭС и идиотская реакция властей — замалчивание, отрицание, признание сквозь зубы, полицейский штурм — были показаны во всей красе.

В результате реальной аварии облучились и получили дозу — точнее, политкорректно выражаясь, подверглись воздействию радиации и радиоактивных изотопов — около двух миллионов американцев.

Нет, трёхруких и трёхголовых мутантов с разжиженными мозгами не появилось.

Не было даже роста числа онкозаболеваний.

Но на самом деле, как уверяли конспирологи и озабоченные защитники «зелёных технологий», власти просто круто скрывали все улики. Радиофобия, этот бич современного общества, поднялась на новый уровень. А потом в апреле 1986 года случился Чернобыль. И всё полетело под откос.

Атомный рубеж: что будет с мировой энергетикой?

Если до этого времени атомную энергетику просто не жаловали, то теперь по всему миру число её хейтеров увеличивалось в геометрической прогрессии. Хотя и без них у атомной энергетики были проблемы, которые серьёзно повлияли на её будущее.

Дорогие игрушки

Большинство АЭС, кроме сравнительно недорогих исследовательских реакторов, — штука очень затратная и сложная. Ещё и места требует очень много.

После аварии на Фукусиме в 2011 году и последовавшей истерики в СМИ правила эксплуатации станций ужесточились, а цена стала ещё выше. Сейчас даже одна АЭС — это 15 млрд долларов на постройку. А ещё надо обучить персонал и найти и топлива. Сплошная головная боль.

Атомный рубеж: что будет с мировой энергетикой?

Авария на Фукусиме

Другое дело — ВИЭ (возобновляемые и энергии). Направление модное, даже экологию спасающее.

Не то что эти ваши гигантские чернобыли.

Воткнул ветрогенератор, подключил его к электросети — и вот ты уже участник энергорынка. Или можно солнечными панелями крышу дома покрыть. А что, дёшево и сердито. И главное — места они занимают мало, времени для подключения им нужно немного и стоит всё это удовольствие вроде бы дёшево, учитывая госсубсидии…

Читайте также:  Коктейль из антител остановил ВИЧ на несколько месяцев

Проблемы зелёной энергетики

То, что выглядит дёшево с точки зрения потребителя, может быть очень дорогим, если смотреть с точки зрения энергосистемы. Она представляет собой распределённую генерацию — огромное число подключённых в сеть автономных ов энергии: от пяти — десяти кВт и выше, до целых станций на сотни МВт.

И это сплошной геморрой. В электросети надо постоянно поддерживать одинаковую частоту, а для этого внимательно следить за балансом выработки и потребления. Упадёт частота в сети ниже 50 Гц — надо увеличивать выработку и отключать нагрузку. А ВИЭ, прямо скажем, очень неустойчивые и генерации.

Атомный рубеж: что будет с мировой энергетикой?

А когда вместо одной АЭС у нас 100500 ов с непостоянной генерацией, поддержание баланса превращается в тот ещё квест. Компенсировать нестабильную выработку приходится за счет базовой генерации — АЭС, ТЭС, крупные ГЭС. Или использовать промышленные накопители энергии (аккумуляторы). А они дорогие, и Илон Маск тут пока никак не поможет. А главное — чем больше ов выработки «зелёной энергии», тем больше их нужно.

Но пока что всё это дёшево, а государственные субсидии на выработку электроэнергии творят чудеса. Системы генерации АЭС, ещё лет пять–семь назад чуть ли не самые дешёвые, оказываются в отстающих. Стоимость киловатт-часа у них в полтора раза выше. Модернизация станций слишком дорогая. А уж утилизация отходов…

И в каждом дворе по реактору

Но и у АЭС есть порох в пороховницах. Самое очевидное решение — сделать их небольшими по размеру. Может ли АЭС стоить не десять млрд, а раз эдак в 50-100 меньше? В принципе, да. В США в 2019 году существовало около 60-70 проектов так называемых SMR — малых модульных реакторов. Каждый такой реактор — почти что законченная АЭС мощностью 60-100 МВт.

Атомный рубеж: что будет с мировой энергетикой?

Реактор от NuScale

Наиболее близко к реализации подошла американская фирма NuScale. Её агрегат, к слову, относится к наиболее распространённому на территории экс-СССР типу — легководным реакторам (ВВЭР, ГВР).

Читайте также:  Разработан новый класс антибиотиков

Систему управления сильно упростили, убрав кучу задвижек и насосов. В случае перегрева сброс тепла идёт напрямую в охладительный бассейн.

Самое интересное у АЭС с такими реакторами — кроме стоимости — их размер. Реактор на 60-100 МВт занимает площадь, составляющую всего около 2% от площади реактора типа ВВЭР-440 или ВВЭР-1200. Можно даже в черте города ставить.

Что внушает оптимизм — в США, Великобритании и Китае с конца 2010-х годов министерства энергетики вовсю спонсируют проекты этх самых SMR.

Атомный рубеж: что будет с мировой энергетикой?

Предполагаемый вид АЭС, укомплектованной SMR-реакторами от NuScale

Мнение. Невозможно рассказать обо всём. Например, в статью не вошли последние разработки в области ториевых или солевых реакторов. Успешное использование ИИ для предсказания режимов работы энергосистемы, после чего большие станции ВИЭ оказываются особо не нужны.

А уж если вы решили неиллюзорно побороться за климат, так тут даже ООН согласилась с тем, что без АЭС будет полная труба. Вот, даже Эстония решила разжиться своей АЭС. Реакторы, понятное дело, американские — BWRX-300, малой мощности на 300 МВт. Короче, слухи о том, что «атомка — всё», очень сильно преувеличены.

Атомный рубеж: что будет с мировой энергетикой?

Ториевый реактор, который сейчас испытывают в Петтене, Нидерланды

Больше АЭС хороших и разных?

На смену большим и «страшным» АЭС могут прийти маленькие и симпатичные. Небольшие реакторы прямо под домом — плюс 100 очков к карме. Но на этом благие намерения не заканчиваются.

Обычно АЭС работает в жёстко заданном режиме выработки. Такого, чтобы станция скакала от условных 100 МВт в ночные часы до 1 ГВт в дневные, обычно не бывает. Поэтому часто станция не работает в режиме слежения за нагрузкой, а стабильно выдаёт положенную мощность. И это уже ваши проблемы — найти, чем её загрузить. Иначе это работа вхолостую и сплошные убытки.

Впрочем, бывают исключения. Так, во Франции АЭС могут работать в манёвренном режиме. Реакторы типа N4, которые относятся к четвёртому поколению французских реакторов PWR (они, вообще говоря, аналог советских/российских ВВЭР), способны работать в режиме изменения мощности от 30 до 100 процентов.

Читайте также:  Четверть льда Западной Антарктиды оказалась нестабильной

Причём для них стали использовать менее поглощающие «серые» стержни. Однако тут есть нюанс: спустя определённое время манёвренные свойства, увы, ухудшаются. Впрочем, каких-то нерешаемых проблем с чередованием энергоблоков, работающих на АЭС в разных режимах, нет. Просто нужен обученный персонал.

Атомный рубеж: что будет с мировой энергетикой?

Атомная электростанция в Сиво, оборудованная реакторами N4

Есть пример работы модернизированных реакторов ВВЭР-440 (на 520 МВт) на финской АЭС «Ловииса». Там они меняют мощность в довольно широком диапазоне — от 50% до 100%. Так что есть возможность добиться работы реактора самой обычной АЭС в манёвренном режиме без особых потерь. Нужны только деньги на модернизацию, время и желание её проводить.

Но даже если всё вышесказанное — не по фэн-шую, есть ещё один вариант. АЭС, работающая в связи с накопителем энергии.

И нет, это не очередной вундерпроект от Илона Маска. Это обычная гидроаккумулирующая электростанция — ГАЭС. Формально реактор и парогазовое оборудование атомной станции будут работать на номинальной мощности. Но благодаря ГАЭС любой потребитель — от металлургического завода или города до портового склада — получит столько мощности, сколько ему нужно. А лишнюю можно будет запасать.

Атомный рубеж: что будет с мировой энергетикой?

Схема гидроаккумулирующей электростанции

Пентагон нас спасёт. Наверное

Конечно же, не везде можно поставить ГАЭС. И не каждое правительство будет вкладывать бабки в модернизацию уже построенных станций. Далеко не всякий частник сможет довести до работающего тестового прототипа SMR-реактор. Не стоит сбрасывать со счетов и озабоченную общественность — палки в колёса она умеет ставить просто на «отлично».

Но у АЭС есть мощные поклонники в Пентагоне.

После атаки дронов на саудовский нефтезавод американские ВВС задумались о создании лазерного ПВО с питанием от компактной атомной установки. Сверхмалый атомный реактор для военных целей — то, что надо мировой энергетике.

Будем надеяться, под данную разработку Пентагон выделит пару миллиардов долларов (а ещё лучше — пару десятков). Чтобы «зелёные» политики не успели угробить атомную энергетику — одно из лучших достижений 20 века. Впрочем, атомная энергетика вполне способна сама разобраться со своими проблемами.

Фарид Мамедов

Плавучие атомные электростанции покоряют мировой энергетический рынок


Комментарии
Please Login to comment
Авторизоваться с помощью: 
Авторизация
*
*
Авторизоваться с помощью: 
Генерация пароля