Мировая атомная энергетика отмечает в среду свое 65-летие – 26 июня 1954 года в СССР начала работу первая в истории Обнинская АЭС. Как тогда Советский Союз, так и сейчас Россия по праву лидирует в области освоения технологий мирного атома.
Как отмечают специалисты, атомная энергетика, будучи надежным источником генерации, может сыграть ключевую роль не только в обеспечении электроэнергией ее многочисленных потребителей, но и вносить существенный вклад в решение вопроса борьбы с изменением климата, не создавая парниковых выбросов. Строительство АЭС дает большой импульс развитию национальных экономик в той или иной стране. Наконец, мирный атом также способствует развитию науки, образования, медицины.
Сомнений в будущем глобальной атомной энергетики, которые были еще несколько лет назад, сейчас нет - она находится на этапе активного развития, заявил в апреле на форуме "Атомэкспо-2019" в Сочи первый заместитель руководителя администрации президента РФ, председатель наблюдательного совета Госкорпорации "Росатом" Сергей Кириенко, возглавлявший отечественную атомную отрасль в 2005-2016 годах.
Тогда Кириенко напомнил, что еще десяток лет назад дискуссии о том, что будущее атомной энергетики туманно и что она, скорее, будет сворачиваться, чем развиваться. Но вот прошло это время, и в 2018 году в мире было в совокупности пущено 10 гигаватт новых атомных мощностей, 40% из которых обеспечил Росатом, отмечал Кириенко. Такого количества ввода в эксплуатацию новых мощностей не было последние 30 лет, поэтому разговор о туманности перспектив атомной энергетики отпал сам собой - сегодня все больше стран делают выбор в пользу атомной энергетики, науки и технологий, подчеркивал Кириенко.
По данным МАГАТЭ, сейчас в мире действуют почти четыре с половиной сотни атомных энергоблоков, еще более 50 строятся. Причем именно Россия занимает лидирующие позиции в области строительства новых АЭС.
Более того, Россия - единственная страна, способная предложить заказчикам обеспечение всего жизненного цикла атомных станций - от проектирования АЭС, обладающих очень высокой степенью безопасности, строительства, эксплуатации атомных станций, снабжения их ядерным топливом, подготовки квалифицированного персонала, до вывода станций из эксплуатации.
Но российские атомщики за последние несколько лет добились результатов, подтверждающих их мировое первенство и в разработке технологий атомной энергетики будущего.
Энергоблоки нового поколения
Именно в России, начиная с 2016 года, были пущены первые в мире энергоблоки так называемого поколения "3+", обладающие рядом преимуществ, существенно повышающих их экономические характеристики и безопасность. Первый такой блок №1 Нововоронежской АЭС-2 начал работу в 2016 году. Второй по счету был пущен на Ленинградской АЭС-2 в 2017 году, а в текущем году ток в энергосистему России начал выдавать и блок №2 Нововоронежской АЭС-2. На всех них работают реакторные установки ВВЭР-1200.
Для сравнения, первый зарубежный блок поколения "3+" начал работу летом 2018 года на АЭС "Тайшань" в Китае. На нем установлена реакторная установка EPR, изготовленная по европейскому проекту. Примечательно, что первым в мире энергоблоком поколения "3+" задумывался третий блок финской АЭС "Олкилуото", право строить который получила аж в 2003 году французская группа Areva - она победила в тендере, в котором участвовала и Россия. Проигрыш в том конкурсе сыграл немалую роль в решении российского руководства начать реформу отечественной атомной отрасли. Результаты изменений по прошествии времени налицо. А вот Areva угодила в глубокий кризис и в итоге прекратила существование, разделившись на отдельные компании. Ну а блок "Олкилуото-3" все никак не запустят.
Безусловно, особняком среди пусков атомных энергоблоков в России стал пуск летом 2014 года (что символично - в дни 60-летия первой АЭС) на 4-м блоке Белоярской АЭС реактора на быстрых нейтронах БН-800 с жидкометаллическим теплоносителем, натрием. Эта установка призвана помочь российской атомной энергетике перейти в новое качество, а именно, к работе АЭС в так называемом замкнутом ядерном топливном цикле.
Речь о том, чтобы, "сопрягая" эксплуатацию традиционных сейчас реакторов АЭС на так называемых тепловых нейтронах и реакторов на быстрых нейтронах, расширить воспроизводство ядерного "горючего" (и тем самым существенно увеличить топливную базу атомной энергетики, не требующую при этом больших объемов добычи природного урана), а также получить возможность сокращать объемы радиоактивных отходов, "выжигая" опасные радионуклиды в реакторах. То есть тем самым можно будет решать две ключевые проблемы нынешней атомной энергетики, связанные с небезграничностью запасов природного урана и ростом объемов отработавшего ядерного топлива.
В 2018 году Росатом принял новую стратегию развития отечественной атомной энергетики, базовым положением которой обозначен переход к двухкомпонентной ядерной энергетической системе на основе такого замкнутого ядерного топливного цикла. И, опять-таки, нигде в мире, кроме России, сейчас нет инфраструктуры, чтобы реализовать подобный "круговорот" ядерных материалов.
Создание ядерных энергетических технологий нового поколения на базе замкнутого ядерного топливного цикла с использованием реакторов на быстрых нейтронах идет в рамках российского проекта "Прорыв" – одного из главных современных мировых проектов в атомной энергетике, практическое использование результатов которого, как считают специалисты, создаст предпосылки для укрепления лидерства России на мировом рынке ядерных технологий, которые позволят обеспечить конкурентоспособность ядерной энергетики в сравнении с другими видами электрогенерации при безусловном приоритете безопасности.
Отработка технологий для будущего
Первые практические шаги для замыкания ядерного топливного цикла российские атомщики уже делают. На предприятии Росатома "Горно-химический комбинат" (ГХК, Железногорск, Красноярский край) начато промышленное производство тепловыделяющих сборок на основе так называемого смешанного оксидного уран-плутониевого МОКС-топлива, которое со временем предстоит загрузить в реактор БН-800. В МОКС-топливе применяется обедненный уран и плутоний, выделенный в процессе переработки отработавшего ядерного топлива энергетических реакторов на тепловых нейтронах. Ну а БН-800 как раз необходим для отработки ряда технологий замыкания ядерного топливного цикла на базе "быстрых" реакторов, и прежде всего - для демонстрации работы именно на промышленном МОКС-топливе.
Блок №4 Белоярской АЭС с реактором БН-800 стал прототипом более мощных, коммерческих "быстрых" энергоблоков БН-1200. Ранее сообщалось, что решение о строительстве пилотного блока БН-1200 также на Белоярской АЭС может быть принято в начале 2020-х годов.
Энергоблок с реактором БН-1200 проектируется в рамках проекта "Прорыв" - как и уникальный опытно-демонстрационный энергетический комплекс, который планируется построить на площадке предприятия Росатома "Сибирский химический комбинат" (ЗАТО Северск, Томская область). В состав энергокомплекса войдут реактор БРЕСТ-ОД-300 со свинцовым теплоносителем, комплекс по производству смешанного нитридного уран-плутониевого ядерного топлива для этого реактора, а также комплекс по переработке отработавшего топлива.
На "Горно-химическом комбинате" осваиваются и технологии "зеленой" переработки отработавшего ядерного топлива (ОЯТ), без которых не обойтись при замыкании ядерного топливного цикла. Специалисты ГХК в 2018 году на пусковом комплексе опытно-демонстрационного центра своего предприятия успешно переработали первую отработавшую топливную сборку реакторов ВВЭР-1000 российских АЭС, впервые в мире доказав, что в ходе технологических операций можно избежать образования жидких радиоактивных отходов. Этот результат значим потому, что на ГХК предстоит освоить технологии и прототипы промышленного оборудования, необходимые для масштабной переработки в будущем отработавшего топлива атомных станций.
Ну а для отработки технологий обезвреживания самых опасных радиоактивных веществ, остающихся после переработки ОЯТ, на "Горно-химическом комбинате" может быть построен специальный, так называемый жидкосолевой ядерный реактор-"выжигатель".
Новые атомные ледоколы
Россия обладает единственным в мире атомным ледокольным флотом, который решает задачи обеспечения национального присутствия в Арктике. Атомоходы обеспечивают проводку судов в акватории Северного морского пути, обеспечивают высокоширотные научно-исследовательские экспедиции, аварийно-спасательных операции во льдах на акватории Севморпути и неарктических замерзающих морей.
Но решение амбициозных задач по развитию Северного морского пути немыслимо без создания более совершенных и мощных атомных ледоколов. В настоящее время на Балтийском заводе в Санкт-Петербурге по контракту с Росатомом идет сооружение самых мощных на данный момент российских универсальных атомных ледоколов ЛК-60Я проекта 22220. Головной ледокол "Арктика" построен, его ходовые испытания намечено начать до конца этого года. На Балтзаводе строятся два серийных атомохода проекта 22220 – "Сибирь" и "Урал", и на этом же предприятии планируется сооружать еще пару таких же ледоколов.
Атомоходы проекта 22220 нужны для обеспечения российского лидерства в Арктике. Эти ледоколы смогут проводить караваны судов в арктических условиях, пробивая лед толщиной до трех метров. Они будут обеспечивать проводку судов с углеводородным сырьем с месторождений Ямальского, Гыданского полуостровов и с шельфа Карского моря на рынки стран Азиатско-Тихоокеанского региона.
Впрочем, с помощью ледоколов ЛК-60Я все же нельзя будет решить такую принципиально важную задачу, как обеспечение круглогодичной навигации в восточной части российской Арктики с ее более тяжелыми ледовыми условиями. Для этого в России будет выполнен проект создания еще более мощных атомных линейных ледоколов проекта 10510 "Лидер".
Плавучая АЭС
Знаковым достижением последних лет по праву следует назвать завершение строительства и подготовку к началу эксплуатации первого в мире плавучего атомного энергоблока "Академик Ломоносов". Комплексные испытания ядерной энергетической установки "плавучки" успешно завершились весной нынешнего года. Основной задачей этой технологической операции было убедиться, что плавучий энергоблок полностью готов к промышленной эксплуатации. Осенью текущего года "Академика Ломоносова" предстоит отбуксировать в порт города Певека на Чукотке, где в составе плавучей атомной теплоэлектростанции (ПАТЭС) он заменит выбывающие мощности Билибинской АЭС и Чаунской ТЭЦ.
За проектом ПАТЭС внимательно следят потенциальные заказчики за рубежом. Приходили сообщения о том, что возможностями российского "плавучего атома" интересуются страны Юго-Восточной Азии и Южной Америки, где, с одной стороны, имеется протяженная береговая линия, а с другой стороны - есть большая потребность в новых генерирующих мощностях. Сейчас в Росатоме разрабатывается проект оптимизированного плавучего энергоблока, который будет мощнее, но при этом меньше по размерам.
Впрочем, тема применения небольших ядерных энергоустановок не ограничивается только плавучей АЭС. Росатом начинает переходить к реализации идеи создания наземных атомных блоков малой мощности на основе реакторных установок РИТМ-200, примененных в проекте новых универсальных атомных ледоколов проекта 22220. Разработан обликовый проект такой мини-АЭС. Сейчас изучаются варианты размещения такой малой атомной станции.
Исследовательские реакторы
Развитие атомной энергетики невозможно без современной исследовательской базы, с помощью которой изучаются, например, новые виды ядерного топлива и конструкционных материалов. Россия и здесь вне конкуренции в мире – ее исследовательские ядерные установки "накрывают" весь спектр задач, которые приходится решать в обеспечение создания новых атомных энергоблоков.
В нынешнем году в Физико-энергетическом институте имени Лейпунского в Обнинске начался ввод в эксплуатацию после модернизации не имеющего аналогов в мире комплекса быстрых физических стендов (БФС), с помощью которых можно создавать и изучать полномасштабные модели ядерных реакторов на быстрых нейтронах. Как говорят атомщики, принцип создания на БФС детальных моделей быстрых реакторов напоминает работу с детским конструктором Lego - из небольших элементов собираются большие композиции.
А в Димитровграде на площадке Научно-исследовательского института атомных реакторов строится уникальный, самый мощный в мире многоцелевой исследовательский реактор на быстрых нейтронах МБИР, который, как считается, обеспечит атомную отрасль современной и технологически совершенной исследовательской инфраструктурой на ближайшие 50 лет. Уникальные технические характеристики МБИР позволят решать широкий спектр исследовательских задач в обоснование создания новых конкурентоспособных и безопасных ядерных энергетических установок, в том числе и реакторов на быстрых нейтронах для замыкания ядерного топливного цикла. При этом время исследований на новом реакторе, по сравнению с ныне действующими установками, сократится в несколько раз.
На базе МБИР будет создан международный центр исследований, в рамках которого зарубежные участники будут выполнять необходимые для себя эксперименты. Таким образом, с пуском МБИР Россия получит весомые дополнительные преимущества на глобальном рынке исследовательских ядерных установок, что важно и с точки зрения продвижения интересов РФ в мире.