Передовой с точки зрения технологии атомный реактор БН-800 готовится к запуску, однако промышленного производства топлива для него в стране нет. Пока его создают, а это лет семь, стратегическая задача развития быстрых реакторов — снижение топливной составляющей в себестоимости энергии — решена не будет
Hесмотря на трагические события на японской атомной электростанции, Росатом не намерен сворачивать программу строительства новых АЭС как в стране, так и за рубежом. Официальный пуск строящегося реактора БН-800 на Белоярской атомной намечен на первый квартал 2014 года. Пуск физический (всегда отделяющийся на сложных энергетических объектах — для технических доводок, состыковок с энергосистемой и прочего) произойдет на полгода раньше. К назначенному сроку новый реактор выдаст в объединенную энергосистему Урала 900 МВт. Итого БАЭС обеспечит 1500 МВт — это шестая часть всей располагаемой установленной энергомощности Свердловской области.
Белоярская АЭС отрабатывает инновационные на мировом уровне атомные технологии в области реакторов на быстрых нейтронах. Ложка дегтя — в стране нет промышленного производства топлива для БН-800. Предшественник БН-600, тоже проектировавшийся под плутоний, до сих пор работает на уране. Урана Россия потребляет 5 тыс. тонн в год, а добывает только 3,4 тысячи. И если испуг после землетрясения в Японии быстро пройдет и мир вернется к программам развития АЭС, мы столкнемся с дефицитом урана еще раньше, чем с дефицитом нефти и газа — после 2015 года. Российская сырьевая база истощена, увеличения добычи урана не планируется. Таким образом, планы развития атомной энергетики нельзя признать надежно обеспеченными ресурсной базой природного урана.
О том, как решается вопрос выбора и производства топлива для БН-800, рассказывают управляющий проектом сооружения четвертого блока на Белоярской атомной станции заместитель генерального директора ОАО «Концерн Росэнергоатом» Олег Сараев и директор филиала Росэнергоатома БАЭС Михаил Баканов.
Было нечего надеть, стало некуда пойти
— Как получилось, что реактор нечем кормить?
О.С.: В мае прошлого года стало ясно, что стартовая загрузка БН-800 смешанным уран-плутониевым оксидным топливом (так называемым МОКС-топливом) к директивным срокам пуска энергоблока не будет обеспечена в полном объеме. Сейчас в России идет работа по созданию полномасштабного промышленного производства МОКС-топлива, но плановых объемов выпускаемой продукции реально достичь лишь к 2015 году. Задержка происходит из-за того, что при создании промышленной технологии производства МОКС-топлива выявилась необходимость увеличения объема научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ.
С учетом этих обстоятельств госкорпорация Росатом приняла в июне решение о пуске БН-800 с так называемой гибридной активной зоной реактора, которая будет содержать 25% МОКС-топлива и 75% уранового оксидного (двуокиси урана). Изготовление МОКС-топлива для гибридной зоны начнется в 2012 году на имеющихся в отрасли установках малой производительности (в этом году их модернизируют). По мере создания промышленного производства МОКС-топлива реактор БН-800 будет постепенно переходить на него путем замены топлива из двуокиси урана. Формирование стационарной активной зоны реактора БН-800, предусмотренной проектом, начнется в 2015 году и будет завершено не позднее 2017 года.
— В чем плюсы и минусы того и другого топливного проекта?
О.С.: Применение МОКС-топлива в десятки раз повышает эффективность сырьевых топливных ресурсов атомной энергетики. Наилучшим образом это достигается при использовании МОКС-топлива в реакторах на быстрых нейтронах, расширенное использование которых позволит замкнуть ядерный топливный цикл (см. «Замкнуть по-быстрому», с. 32). Следствием
станет существенное снижение топливной составляющей в себестоимости энергии, вырабатываемой атомными станциями, а также снижение объемов и обременительности радиоактивных отходов во всех звеньях ядерного производства. Что и является основной стратегической задачей развития быстрых реакторов.
М.Б.: Замкнутый топливный цикл избавляет от необходимости разрабатывать новые труднодоступные месторождения урана и проводить его дорогостоящее обогащение. Работа на уран-плутониевом топливе в реакторе БН позволяет получать топлива больше, чем его сжигается в самом реакторе, а значит — обеспечить расширенное развитие атомной энергетики: на наработанных излишках плутония можно запустить следующий реактор и так далее.
Ядерное топливо из двуокиси урана таких преимуществ не дает. Для любого быстрого реактора работа на урановом обогащенном топливе (U235) невыгодна с точки зрения и баланса нейтронов, и потребления топлива. Из-за специфических физических особенностей урана в таком режиме невозможно обеспечить ни приемлемые значения коэффициента воспроизводства ядерного топлива, ни замкнутый топливный цикл.
— Соответствует ли федеральным нормам и правилам обеспечения ядерной и радиационной безопасности использование того и другого топлива?
Б.М.: Однозначно — да. В соответствии с этими нормами и правилами и с учетом всех их изменений урановое топливо в реакторе БН-600 используется уже более тридцати лет. С конца 80-х годов через активную зону БН-600 прошли облучение десятки опытных тепловыделяющих сборок со смешанным уран-плутониевым топливом. Их эксплуатация проводилась также в соответствии с требованиями федеральных норм и правил ядерной и радиационной безопасности, которые предусматривают и определяют порядок использования этого вида топлива в атомной энергетике. Подтверждением тому является лицензия Ростехнадзора на проведение работ по облучению в реакторе БН-600 смешанного уран-плутониевого топлива.
Плутоний против урана
— Но МОКС-топливо сейчас дороже топлива из обогащенного урана.
Б.М.: Основными факторами более высокой цены МОКС-топлива являются, во-первых, отсутствие в России его широкомасштабного промышленного производства, а во-вторых — токсичность плутония, в связи с чем при производстве топлива требуются дополнительные технические меры безопасности, что приводит к увеличению затрат.
О.С.: Производство топлива из обогащенной двуокиси урана для атомной энергетики России освоено в промышленных масштабах — около 700 тонн в год. А производство МОКС-топлива для реакторов на быстрых нейтронах даже по существующим планам не превысит 60 тонн в год при большем числе и сложности технологических процессов его изготовления. Эта масштабная производственная и технологическая разница определяет и разницу в цене.
— То есть по мере создания промышленного производства МОКС подешевеет?
Б.М.: Безусловно. А кроме того, стоимость топливных сборок с МОКС-топливом будет уменьшаться по мере освоения современных технологий, позволяющих автоматизировать процесс создания тепловыделяющих элементов (например, виброуплотнения по сравнению с таблетированием). Другой важный момент: по мере исчерпания сравнительно дешевых месторождений урана стоимость производства уранового топлива будет расти, и в конце концов топливо на основе плутония станет дешевле уранового.
О.С.: Цена на МОКС-топливо снизится до несущественной предположительно с 2019 года, с началом серийного ввода в эксплуатацию быстрых реакторов. Можно утверждать, что она будет значительно ниже цены топлива из обогащенного урана именно по мере ввода в работу промышленных технологий замыкания топливного цикла.
— Какова будет экономика реактора исходя из использования того или иного топлива?
О.С.: Топливная составляющая в себестоимости электроэнергии, вырабатываемой энергоблоком с реактором на быстрых нейтронах, будет значительно меньше вырабатываемой другими реакторами. Постепенно, по мере замыкания топливного цикла, исчезнет само понятие «отработанное ядерное топливо» и все следственные затраты на обращение с ним, которые отягощают сегодняшнюю экономику атомной энергетики.
Б.М.: Разработка новых блоков БН изначально ориентирована на получение положительного экономического результата, особенно в едином топливно-технологическом цикле. Тариф на вырабатываемую атомными станциями электроэнергию рассчитывается не на конкретный энергоблок или станцию, а в целом на ОАО «Концерн Росэнергоатом». Решение о выборе того или иного варианта топлива принимается в первую очередь исходя из соображений надежности, безопасности, достаточного запаса прочности и лишь во вторую очередь — из соображений экономики. Таковы специфика атомной энергетики и масштаб ее рисков.
— Но все-таки оценка себестоимости электроэнергии на энергоблоке БН-800 существует? До сих пор атомная электроэнергия считалась второй по дешевизне после гидроэлектроэнергии.
Б.М.: Конечно, такой расчет есть. Головной проектировщик, Санкт-петербургский научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт «Атомэнергопроект» как составную часть проекта разрабатывает и этот вопрос: регулярно пересматривает составляющие себестоимости — будущих эксплуатационно-ремонтных расходов, вносит корректировки в статьи затрат в связи с изменениями в нормативной и законодательной базе, запрашивает и анализирует параметры расчетных величин (нетопливной составляющей) по действующему блоку. Там же разработан и утвержден норматив численности персонала, необходимого для эксплуатации нового блока. На Белоярской АЭС уже идут набор и подготовка людей в соответствии с утвержденным графиком.
О.С.: Оценочный расчет основан на существующей информационной базе. И он показывает: при неизменной цене уранового топлива и возможностях располагаемых технологий до начала серийного строительства БН, то есть на ближайшие лет семь, топливная составляющая в себестоимости энергии БН-800 будет на 35 — 40% дороже топливной составляющей реакторов на тепловых нейтронах типа ВВЭР-1000.