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.
С обзором существующих и перспективных атомных станций малой и средней мощности за рубежом на конференции выступил Владимир КУЗНЕЦОВ, много лет проработавший в МАГАТЭ в качестве эксперта по данному направлению.
Малые и средние
Градация реакторов по мощности, принятая в МАГАТЭ, существенно отличается от градаций, используемых в России и ряде других стран. Атомное агентство считает малым реактор мощностью до 300 МВт(эл.), а средним - от 300 до 700 МВт(эл.).
Из такого определения вытекает неожиданный, на сторонний взгляд, факт - к реакторам малой и средней мощности (РМСМ) относится более 30% от общего числа энергетических реакторов в мире. Из 441 работающих блоков АЭС, 136 используют РМСМ, и ещё 9 блоков находится на этапе строительства.
По состоянию на сегодняшний день, на различных стадиях разработки находятся около 20 проектов перспективных РМСМ. Ими занимаются в Аргентине, Китае, Индии, России, США, Южной Корее и Японии.
Плюсы РМСМ известны. Прежде всего, это относительно небольшие абсолютные затраты на реализацию проектов и, соответственно, меньший финансовый риск.
При модульной конструкции есть возможность постепенного наращивания мощностей и создания АЭС гибкой мощностной конфигурации. Иными словами, малая мощность реактора не обязательно означает малую мощность АЭС, так как некоторые из проектов РМСМ предполагают создание на их основе многомодульных станций с большой установленной мощностью.
Блоки с РМСМ могут располагаться ближе к потребителям, чем реакторы большой мощности, хотя уменьшение размеров санитарно-защитной зоны подлежит тщательному обоснованию в каждом конкретном случае. Наконец, для малых реакторов возможна эксплуатация без перегрузки на площадке, что избавляет пользователя от обязанностей по обращению с ОЯТ и ВАО.
Существующие проекты
Либеральность определения МАГАТЭ позволяет уже сегодня говорить о присутствии РМСМ на мировых рынках. Это тяжёловодные проекты из Канады и Индии, а также два китайских легководных реактора под давлением.
Канада предлагает на экспорт проверенную концепцию CANDU-6 мощностью 715 МВт(эл.)-брутто. Декларируемый срок строительства - 60 месяцев, срок службы - 40 лет, КИУМ - 88,8%. Эволюционное развитие линии CANDU возможно с внедрением проекта EC6, у которого мощность поднята до 730-745 МВт(эл.), срок службы - до 60 лет, а КИУМ - до 90%. Время строительства блока с EC6 практически совпадает с аналогичным показателем для CANDU-6 - 57 месяцев.
Индийский экспортный потенциал - реакторы PHWR-220, PHWR-540 и PHWR-700. Уникальная особенность индийских аппаратов - их дешевизна. При прочих равных условиях, индийские PHWR будут в 2-3 раза дешевле канадских CANDU.
Каландр PHWR в цехе производителя (компании L&T)
С Китаем также всё известно. На экспорт из Поднебесной могут уйти старые проекты QP300 (уже эксплуатируется в Пакистане) и CNP-600, реализованный на АЭС "Циньшань".
Перспективные проекты
Конечно, наибольший интерес вызывает, что предлагается в секторе малой и средней мощности на будущее. На первое место в этом списке следует поставить российскую плавучую АЭС с КЛТ-40С. Она единственная из всех перспективных, кто уже вышел на этап строительства.
Вторым проектом, который вскоре будет реализован в железе, весьма неожиданно стал высокотемпературный китайский реактор HTR-PM. По нему закончена разработка техпроекта и поставлена задача пустить первый блок в 2013 году.
Из реакторов с водой под давлением дальше всех продвинулись аргентинский CAREM-25 и американский NuScale. Оба они находятся на отметке "Завершается разработка технического проекта". SMART из Южной Кореи и mPower из Соединённых Штатов отстали - техпроект для них далёк от окончания.
Среди инновационных проектов докладчик выделил индийский AHWR (тяжёловодный реактор с ториевой зоной воспроизводства), который должен быть построен к 2018 году. Для российского СВБР-100 прототип появится к 2019 году, для японского 4S говорить об определённых сроках сложно, но пока называется "после 2014 года".
По статусу лицензирования вновь отличился КЛТ-40С, как единственный в списке со статусом "лицензирование завершено". Для реакторов CAREM-25, SMART и HTR-PM началась процедура лицензирования, остальные находятся на этапе предлицензионного рассмотрения. Интересно, что японский проект 4S будет лицензироваться в США.
Владимир Кузнецов остановился на некоторых характерных особенностях проектов. Так, для реакторов с водой под давлением небольшая единичная мощность реакторного блока или модуля позволяет реализовать интегральную компоновку первого контура с размещением внутри корпуса реактора парогенераторов, компенсатора давления и, возможно, механических приводов органов СУЗ.
Такое проектное решение позволяет исключить трубопроводы большого диаметра и уменьшить общее число проходок в корпусе реактора, что способствует полному исключению аварий типа LOCA с большой течью и минимизации номенклатуры возможных аварий LOCA с малой и средней течью.
Все разработчики легководных РМСМ, за исключением России, рассматривают пока только наземный вариант расположения блоков. Американцы стоят за многомодульность и полную перегрузку активной зоны (раз в 54-60 месяцев для mPower и каждые 24 месяца для NuScale). В отличие от них, CAREM, SMART и проект IMR от японской корпорации "Mitsubishi" одномодульны и используют частичные перегрузки.
Абсолютное большинство проектантов РМСМ считает, что их детища обязаны выдавать электроэнергию. Исключением служит китайский проект реактора NHR-200 с водой под давлением, разрабатываемый университетом Синьхуа. Его мощность 200 МВт(тепловых), и он служит только теплоснабжения.
Переход к быстрым реакторам, благодаря их физическим свойствам, облегчает проектантам задачу введения полной перегрузки топлива и фабричной сборки.
"В быстрых реакторах, охлаждаемых эвтектикой свинец-висмут, небольшая единичная мощность реакторного модуля позволяет реализовать концепцию реактора фабричной сборки и заправки топливом с длительной топливной кампанией активной зоны (это же справедливо и для быстрых натриевых реакторов), а возможно, и обеспечить адекватную сейсмическую защиту АС МСМ для регионов с высокой сейсмической активностью", - отметил докладчик.
Среди быстрых РМСМ на сегодняшний день более всего популярны установки с теплоносителем свинец-висмут. Кроме получивших широкую известность СВБР-100 и американского "Hyperion", докладчик выделил проект из Южной Кореи PASCAR, создаваемый в национальном университете Сеула.
PASCAR - реактор со свинцово-висмутовым охлаждением и электрической мощностью 37 МВт. Его создатели заявляют самый длинный срок между перегрузками - 20 лет. Больше (30 лет) только у натриевого 4S. Но, в отличие от СВБР-100 и "Hyperion", корейский проект не предусматривает многомодульности, что может отрицательно сказаться на его экономике.
Возможный вид площадки с реактором PASCAR
Экономика
Экономика малых реакторов - общее больное место. Об экономии масштаба, то есть, масштабировании проекта без внесения в него принципиальных изменений, в этом секторе приходится забывать по определению, и цена установленного киловатта для малых аппаратов может оказаться "золотой" или даже "платиновой".
Но есть факторы, позволяющие смягчить неблагоприятные последствия отказа от экономии масштаба.
Прежде всего, это возможное упрощение конструкции реактора. Так, по данным "Westinghouse", интегральная компоновка первого контура в РМСМ приведёт к выигрышу в стоимости с фактором 0,85.
Если на площадке будет установлено сразу несколько малых реакторов, то для них возможно организовать некоторые общие системы (например, здания). Сократятся затраты на лицензирование, так как скрупулёзной проверке регуляторов подвергнется только первый блок.
Кроме этого, в этом случае вступит в действие другой известный эффект - кривая обучения. Строительство и эксплуатация каждого последующего блока будет обходиться дешевле, чем предыдущего.
Дополнительный выигрыш реально получить по срокам сооружения РМСМ - они могут быть короче, чем для блоков с большими реакторами. Докладчик упомянул также о факторе удешевления АЭС в плавучем варианте, который он оценил, следуя данным ОКБМ, как 0,8.
Наконец, для серии малых блоков требуемые инвестиции будут распределены, в то время как для эквивалентного им по мощности большого блока деньги необходимы сразу. "Постепенное наращивание мощностей снижает требуемые начальные инвестиции и уменьшает размер капитала, находящегося в риске", - отметил Кузнецов.
Проживая в реальном мире, нельзя забывать о том, что декларируемые сроки строительства блоков на практике нередко срываются. Малые реакторы, в отличие от больших, способны переносить такие срывы почти безболезненно: "АС МСМ менее чувствительны к задержкам при строительстве и увеличениям финансовых издержек проекта, способны выдерживать задержки в строительстве без финансового шока".
В заключение, докладчик напомнил участникам конференции, что экономические оценки АС МСМ должны проводиться для конкретных ожидаемых условий их применения и включать сравнение только с теми альтернативными энергоисточниками, которые могут быть реализованы в этих условиях.