В свете того, что операторы АЭС стремятся продлить срок службы реакторов до 60, а возможно, и до 80 лет, в статье рассмотрены некоторые планы, подходы и технологические достижения, которые могут способствовать продлению срока службы станции.
Продление срока службы мирового атомного парка технически обосновано и все чаще рассматривается как экономически эффективный путь к достижению безуглеродной энергетики. По данным Международного агентства по атомной энергии (МАГАТЭ), из 416 реакторов (376,2 ГВт), находящихся в эксплуатации сегодня, половина уже достигла 38 лет службы. Среди старейших реакторов - швейцарские Beznau 1 и 2 - реакторы с водой под давлением (PWR) мощностью 380 МВт разработки Westinghouse - которые были запущены в 1969 и 1971 годах. После инвестирования около 2,5 млрд швейцарских франков (3,2 млрд долларов США) в работы по переоснащению и модернизации в течение их срока службы, оператор Axpo намерен потратить еще 350 млн швейцарских франков (400 млн долларов США), чтобы после одобрения регулирующих органов Beznau 2 мог оставаться в сети до 2032 года, а Beznau 1 - до 2033 года. Многие реакторы по всему миру находятся в аналогичном положении. Первоначально рассчитанные на 30–40 лет эксплуатации, реакторы теперь могут быть лицензированы на 60–80 лет, а возможно, и дольше, благодаря модернизации систем, конструкций и компонентов (СКК).
Преимущества продления срока службы электростанций
Учитывая длительные сроки строительства новых АЭС, ожидается, что существующие реакторы сохранят важную роль в будущей низкоуглеродной генерации электроэнергии. Международное энергетическое агентство (МЭА) прогнозирует, что в 2040 году в рамках Сценария объявленных обязательств на долю продленных сроков эксплуатации придется 150 ГВт, или пятая часть мировых мощностей АЭС. Согласно опубликованному в сентябре докладу Всемирной ядерной ассоциации «Экономические показатели мировой атомной энергетики - 2025», в 2024 году мировой ядерный парк выработал рекордные 2667 ТВт·ч электроэнергии, превысив предыдущий рекорд в 2660 ТВт·ч, установленный в 2006 году. Общего снижения коэффициента использования установленной мощности (КИУМ), связанного с возрастом, не наблюдалось, что «позволяет предположить, что реакторы смогут продолжать эффективно функционировать при переходе к периодам длительной эксплуатации».
Продление срока службы также имеет огромные экономические преимущества. Согласно исследованию Economic Insight, восемь атомных электростанций Великобритании внесли около 123 млрд фунтов стерлингов (166 млрд долларов США) в экономику страны с 1976 года. Компания EDF Energy недавно объявила о планах продлить срок службы электростанций Хейшем-1 и Хартлпул до марта 2028 года, что на 12 месяцев позволит сохранить рабочие места для 1000 сотрудников. Тем временем, проект компании Bruce Power по замене основных компонентов стоимостью 13 млрд канадских долларов (9 млрд долларов США) в Канаде, направленный на замену ключевых компонентов, таких как парогенераторы, напорные трубы, трубы каландра и питающие трубы на станциях Брюс-3-8 в период с 2020 по 2033 год, как ожидается, обеспечит около 22 000 рабочих мест и будет ежегодно приносить Онтарио 4 млрд канадских долларов (2,9 млрд долларов США) экономической выгоды до 2064 года.
В Южной Африке продление срока службы двухблочной АЭС «Кёберг» было обусловлено «необходимостью сохранения надежной, недорогой и низкоуглеродной базовой мощности, в то время как Южная Африка наращивает объемы производства новой энергии», – сообщила компания Eskom изданию NEi. Блок «Кёберг-1» был введен в эксплуатацию в 1984 году, а в 1985 году – блок «Кёберг-2». Мощность станции составляет около 1860 МВт (около 5% от общенациональной), и продление ее срока службы «быстрее и гораздо менее капиталоемко, чем строительство новой электростанции», добавили в компании.
Планы продления срока службы реакторов
Многие страны ставят амбициозные цели по продлению срока службы реакторов.
В США Комиссия по ядерному регулированию (NRC) продлила первоначальные 40-летние лицензии для 87 из 94 действующих реакторов. Подавляющее большинство (95%) американских реакторов, обследованных Институтом ядерной энергии США, также ожидают получения разрешения на эксплуатацию не менее 80 лет, а для 73% также рассматривается возможность повышения мощности.
В Канаде компании Ontario Power Generation и Bruce Power реализуют программы модернизации для продления срока службы реакторов CANDU в Брюсе, Дарлингтоне и Пикеринге на 30–35 лет. Тем временем, во Франции компания EDF намерена потратить 6 млрд евро (7 млрд долларов США) на 20 из своих реакторов мощностью 1300 МВт, чтобы они могли прослужить более 40 лет. Оценка безопасности должна быть проведена в период с 2027 по 2035 год. Бельгия, Чехия, Финляндия,
Венгрия, Швеция, Румыния, ЮАР, Южная Корея и Великобритания также входят в число стран, стремящихся к продлению срока службы реакторов различных типов.
Два основных пути к продлению срока службы
На международном уровне обычно существуют две модели продления срока службы станций, объясняет д-р Дерик Вольваардт, старший исполнительный директор Lesedi Nuclear Services, южноафриканской инжиниринговой, закупочной и строительной (EPC) компании, которая оказывает поддержку работам по продлению срока службы на АЭС «Кёберг», а также на международном уровне. Правила продления лицензий Комиссии по ядерному регулированию США (NRC) (10 CFR, часть 54) определяют надежную программу оценки и анализа, необходимую для подачи заявки на продление лицензии; она может применяться многократно при условии, что каждое продление соответствует требованиям безопасности. За пределами США энергокомпании обычно следуют процессу МАГАТЭ «Аспекты безопасности долгосрочной эксплуатации» (SALTO), который является менее предписывающим подходом. Служба SALTO предоставляет консультации и помощь странам, рассматривающим возможность продления срока эксплуатации своих атомных электростанций. С 2005 года она предлагает партнерские проверки для сравнения деятельности в рамках LTO со стандартами безопасности МАГАТЭ и передовой международной практикой.
Процесс экспертной оценки обычно включает в себя:
Семинар по стандартам безопасности МАГАТЭ и методологии оценки SALTO
Девятидневную предварительную миссию SALTO (за 10–2 года до LTO)
Миссию SALTO (менее чем за два года до LTO)
Последующую миссию (через 1,5–2 года после предварительной и последующей оценки SALTO)
Пример из практики: АЭС «Кёберг» стремится к жизни после 40 лет
Единственная в Африке действующая коммерческая атомная электростанция «Кёберг» приняла участие в проекте SALTO. Вольвардт говорит, что компания Lesedi участвовала в работе на АЭС «Кёберг», используя программные инструменты для анализа старения.
АЭС "Кеберг"«Мы начали с сотен тысяч СКК в процессе оценки и отбора. После этого у нас оказалось около 80 000 компонентов, важных для безопасности, для двух энергоблоков АЭС «Кёберг» (насосы, строительные конструкции, кабели и т. д.)», — объясняет он.
Затем эти компоненты были отобраны и распределены по «товарным группам» на основе их материалов, экологических и других общих свойств. Каждая из товарных групп, а также некоторые более крупные отдельные компоненты, прошли дополнительный анализ, чтобы определить, могут ли они прослужить более 40 лет. Lesedi также поддержала модернизацию компонентов на АЭС «Кёберг», включая замену баков хранения перегрузочной воды (RWST), крышек корпусов реакторов и парогенераторов (ПГ).
Компания Eskom поясняет, что проверка SALTO в марте 2022 года и последующая миссия в сентябре 2024 года были сосредоточены на аспектах, важных для безопасной долгосрочной эксплуатации,
«в частности, на программах управления старением, некоторых проблемах состояния оборудования (включая управление кабелями и мониторинг коррозии), а также на улучшении общестанционного мониторинга и надзора за безопасностью».
В июле 2024 года энергоблок «Кёберг-1» получил лицензию на продолжение эксплуатации до 2044 года, и Eskom планирует продлить эксплуатацию энергоблока «Кёберг-2» до 2045 года. Лицензия на эксплуатацию энергоблока «Кёберг-2» действует до 9 ноября 2025 года. Eskom подала заявку на получение долгосрочной лицензии (LTO). Южноафриканский ядерный регулятор планирует провести публичные слушания по заявке осенью и объявит о своем решении до истечения срока действия текущей лицензии.
Перспективы продления срока службы
Продление срока службы ядерных реакторов является неотъемлемой частью достижения амбиций по достижению нулевого уровня выбросов. Развитие ядерной энергетики продолжает набирать обороты. МАГАТЭ прогнозирует рост мировой ядерной мощности с 377 ГВт в 2024 году до 561–992 ГВт к 2050 году. В «высоком» сценарии срок службы большинства существующих реакторов будет продлен, что ограничит вывод из эксплуатации 20% к середине столетия.
Существующие структуры и технологии показывают, что действующие энергоблоки могут обеспечивать безопасную эксплуатацию более 40 лет. Однако задача заключается в сохранении общественного доверия и политической воли наряду с инженерным прогрессом.
