Малые, но важные

26 декабря 2010

В Москве 11-12 ноября в здании президиума РАН состоялась межотраслевая межрегиональная научно-техническая конференция "Перспектива развития системы атомных станций малой мощности в регионах, не имеющих централизованного электроснабжения" (АСММ-Регионам-2010).

Организаторами конференции выступали ИБРАЭ РАН, ГК "Росатом" и российская Академия наук. Поддержку мероприятию оказывали Совет Федерации ФС РФ и министерство регионального развития Российской Федерации.

Конкуренты

Есть ли перспективы в такой большой стране, как Российская Федерация, у малой энергетики, не обязательно атомной? Докладчики практически единодушно утверждали, что есть. В пользу этих слов говорит много факторов. Например, наметившиеся изменения в структуре энергопотребления - в некоторых регионах доля домашнего хозяйства и сферы услуг превысила долю промышленности.

На пользу малой энергетике идёт технический прогресс - совершенствование средств генерации и аккумулирования электроэнергии. Параметры малых дизельных установок за последние годы существенно возросли, что немедленно сказалось на объёмах их продаж. А расширение области газификации страны привело к появлению новых конкурентов - таких, как газотурбинные станции или ПГУ. Что неприятно, на многих участках линейки станций малой и средней мощности доля импортных установок в России растёт.

О перспективах ПГУ в России говорилось в докладе, представленном ЗАО "Северо-Западная инжиниринговая корпорация". Прогнозный прирост суммарных мощностей ПГУ - от почти нуля в 2005 году до 20 ГВт с лишним в 2020 году.

Прогноз установленных мощностей энергоблоков ПГУ на ТЭС России в период до 2020 года, млн кВт, (с) ЗАО "Северо-Западная инжиниринговая корпорация"

ПГУ прекрасно показали себя в манёвренных режимах, что важно для потребителя небольшой станции. Время, затрачиваемое на пуск турбины из холодного состояния, равно трём часам, а из горячего - всего 45 минутам. Допустимые средние скорости набора и снижения нагрузки - до 2,5% в минуту, а диапазон регулирования мощности - 25-100%.

Недельный график изменения мощности энергоблоков ПГУ-450Т Северо-Западной ТЭЦ и ПГУ-39 Сочинской ТЭС, (с) ЗАО "Северо-Западная инжиниринговая корпорация"

У передовых образцов ПГУ, имеющихся в России, значение к.п.д. достигло 51-52%, а если брать в мировом масштабе - то 58-60%. Правда, для серийных установок к.п.д. существенно поменьше - так, ПГУ мощностью 114 МВт разработки НПО "Сатурн" имеет к.п.д. 36%.

Но самое интересное для потребителя - темпы ввода ПГУ в строй. В докладе "Северо-Западной инжиниринговой корпорации" приводится пример реализации проекта за рекордный срок, когда от технического задания до сдачи-приёмки трёх блоков прошло всего лишь два года.

Якутские плечи

Что может противопоставить прогрессирующим конкурентам малая атомная энергетика? Ответ лежит на поверхности - малые объёмы перевозимого топлива. Осознать чрезвычайную важность этого несколько избитого аргумента помогает доклад, представленный Аркадием Шадриным с соавторами из ИФТПС СО РАН.

Якутия - колыбель вечной мерзлоты, называемой также "ледяной сфинкс". Средняя температура холодной пятидневки здесь -52°C. Средняя температура отопительного периода составляет -19,3°C (для сравнения - в Московской области только -3,8°C), а продолжительность отопительного периода - 272 дня.

Вечная мерзлота в Якутии

Якутия не может выжить без привозного топлива. Сегодня его завозят в республику из различных уголков России по железным дорогам и морям, и плечи транспортной схемы составляют тысячи километров.

Докладчик продемонстрировал многозвенность транспортной схемы доставки топлива на примере села Чокурдах и окрестностей (Северный Аллаиховский улус). В неё входит пять плеч общей протяжённостью 6490 км даже в том случае, если задействовать предполагаемый НПЗ в Алдане.

      Первое плечо: АНПЗ (Алдан) - Усть-Кут, железная дорога, 1280 км.

      Второе плечо: Усть-Кут - Якутск, река, 1680 км.

      Третье плечо: Якутск - Тикси, река, 1740 км.

      Четвёртое плечо: Тикси - Чокурдах, море, 1000 км, река, 200 км.

      Пятое плечо: Чокурдах - Наслеги, автозимник, 590 км.

Основные пути завоза жидкого топлива в Республику Саха (Якутия) из НПЗ России. Чёрный цвет - железные дороги; синий цвет - река или море.

Территорию Якутии можно условно разбить на две части. Южные районы обслуживают крупные станции, такие как Якутская ГРЭС или Вилюйская ГЭС. На севере расположена зона малой энергетики, на которую приходится порядка 600 населённых пунктов.

Зоны развития большой и малой энергетики в Республике Саха (Якутия). Жёлтый цвет - большая энергетика; синий цвет - малая энергетика.

Неудивительно, что при огромной зоне ответственности малой энергетики и столь длинных транспортных схемах завоза топлива, Якутия стала первым регионом Российской Федерации, всерьёз заинтересовавшимся атомными станциями малой мощности.

26 марта 2004 года правительство РС(Я) подписало распоряжение №307-р о создании рабочей группы по определению эффективности применения АСММ с реакторами длительного периода загрузки ядерного топлива. Итогом работы группы можно смело назвать появившееся 24 февраля 2009 года соглашение о сотрудничестве между ГК "Росатом" и правительством РС(Я).

В соглашении говорится о реализации инвестиционных проектов по строительству плавучих атомных теплоэлектростанций (ПАТЭС) для энергоснабжения объектов промышленности, инфраструктуры и населения северных улусов республики. Предполагаемыми площадками в соглашении названы Тикси, Усть-Куйга, Черский и Юрюнг-Хая.

Регионы Якутии, потенциально заинтересованные в строительстве АСММ

Казалось бы, что Якутия должна возглавлять процессы продвижения малой атомной энергетики. Но о реальных проектах, которые подкрепили бы делом соглашение от 2009 года, пока не слышно. Многое зависит от финансирования, а оно, в свою очередь, от позиции, которую займёт самая богатая в республике компания АЛРОСА, алмазный гигант.

В дискуссии, прошедшей после доклада, прозвучало, что АЛРОСА внимательно присматривается к мирному атому. Но будет ли она платить за строительство атомных станций? Основным акционером компании выступает российское государство, поэтому ответ на этот вопрос нужно искать в Москве, а не в Якутске или Мирном.

От истории к современности

Какие проекты могут предложить российские атомщики Якутии и другим заинтересованным в малой энергетике регионам? Историческую перспективу развития таких проектов в России затронул в своём докладе член-корреспондент РАН Виктор Сидоренко.

В первой половине 60-ых годов на площадке ФЭИ работала транспортабельная электростанция электрической мощности 1500 кВт ТЭС-3 с водо-водяным реактором. Всё оборудование (реакторная установка, турбогенератор, пульт управления и т.д.) было размещено на четырёх самоходных гусеничных (танковых) платформах.

В 1961-1963 годах была создана, изготовлена, смонтирована на площадке НИИАР в Димитровграде и выведена на проектные параметры (тепловая мощность 5 МВт, электрическая - 750 кВт) установка АРБУС (Арктическая блочная установка) с реактором, в котором теплоносителем и замедлителем нейтронов служила органическая жидкость.

Наиболее удачным из советских проектов малых АЭС следует считать Билибинскую АТЭЦ с четырьмя блоками мощностью по 12 МВт(эл.). Пущенные в середине 70-ых годов, они продолжают оставаться в строю до сих пор.

В Белоруссии в 70-80-ые годы разрабатывалась ядерная энергетическая установка с диссоциирующимся теплоносителем на основе четырёхокиси азота (N2O4) с тепловой мощностью около 5 МВт и полезной электрической мощностью 630 кВт. Это комплекс передвижной атомной станции "Памир" на автомобильных транспортных средствах. Испытания первого опытного образца проходили в 1985-1988 годах.

Менее известна московская опытная ядерно-энергетическая установка "Гамма", пущенная в 1981 году в ИАЭ имени И.В.Курчатова. Сердцем установки служит саморегулируемый водо-водяной ректор тепловой мощностью 220 кВт, термоэлектрическим методом преобразования тепловой энергии в электрическую и электрической мощностью 6,6 кВт.

В российский период был проведен конкурс АСММ-91, на который был представлен 21 проект от российских организаций.

Среди выделенных проектов, докладчик упомянул КЛТ-40 в плавучем исполнении, "Елену" (водо-водяной реактор, термоэлектрический преобразователь, электрическая мощность до 70 кВт), АБВ-6, СВБР-10 ("Ангстрем", теплоноситель свинец-висмут), "Руту" и "Унитерм".

Современный этап развития малой атомной энергетики характеризуется, по мнению академика, многообразием возможных технических решений. Причины торможения всего направления Сидоренко видит в проблемах по инфраструктуре эксплуатации и обслуживания, ответственности и владении, а также в особых условиях размещения малых станций.

Несмотря на сохраняющуюся многоликость проектов - кстати, участники конференции разошлись во мнениях, хорошо ли это или плохо - некоторые выводы по итогам советского периода сделать удалось. По мнению Сидоренко, органический и диссоциирующийся теплоносители показали свою бесперспективность, и возвращаться к ним не следует.

Билибинская АТЭЦ, несмотря на свои отличные характеристики, доказала бесперспективность стационарной установки малой мощности со строительством на месте. Станция приносила доход при СССР, однако времена изменились, и она попала в сложную ситуацию. Но перебазировать её к другим потребителям невозможно из-за её стационарности.

Оптимальное направление технологической демонстрации АСММ включает в себя, по мнению докладчика, создание АЭС на плавучем средстве, полностью заводское изготовление, минимальный объём работ на месте использования и полный цикл централизованного обслуживания. Совокупность перечисленных факторов определила выбор для первой малой станции современности в пользу ПАТЭС с реакторами КЛТ-40, отмечается в выступлении.

Кроме создания демонстрационной установки, для придания нового импульса развитию малой атомной энергетики в нашей стране необходимо добиться признания приоритетности этого направления. И конечно же, нужно задать целевые параметры - сроки, масштаб, мощностной ряд и другие.