Ядерная энергия для села

Рисунок 1. Динамика численности населения северных регионов.
Источник: Госкомстат

Прежде чем говорить о малых АЭС, следует определиться, о каких объектах пойдет речь.

По классификации МАГАТЭ к малым атомным станциям (АСММ) относятся установки мощностью от 1 до 300 МВт Эл. По нашему мнению, более логично этот интервал ограничить 1–50 МВт (максимум до 100 МВт Эл.). Интервал мощностей от 150 до 700 МВт мы считаем «средними мощностями».

Это объясняется тем фактом, что один блок для автономно работающей АЭС в удаленном или труднодоступном регионе никак не приемлем – необходимо резервирование; оптимально по рекомендациям сетевиков 3–4 блока на АС. Это примерно 150–200 МВт Эл. При нормативе 2–3 кВт установленной мощности на человека с учетом неэнергоемкой производственной деятельности получаем энергообеспечение от такой АС населенного пункта с примерно 70-тысячным населением. Это уже не «поселок», это приличный город.

Энергетическая ниша малых АС вполне определенна и специфична – это электротеплоснабжение регионов с затрудненной доставкой топлива. Это наш российский Север в первую очередь. Каждую зиму мы слышим в новостях о замерзающих поселках то в одном, то в другом крае бескрайнего Севера или Дальнего Востока. Даже те, кто просто бывал на Севере, твердо уверены, что там энергия – это жизнь; и если где-то нет жизни, то только потому, что там нет энергии.

В наше время энергетика превратилась из чисто технической системы в социальную подсистему. Важность ее роли обозначается термином «энергетическая безопасность», которая является неотъемлемой частью национальной безопасности с широким охватом множества входящих в это понятие аспектов, рисков, вызовов и угроз.

Население приарктических регионов России стремительно сокращается (см. рисунок 1); основные причины – суровые природно-климатические условия и неадекватное жизнеобеспечение.

Вернуть угасающим областям веру в завтрашний «теплый» день, перейти от стратегии выживания к нормальной жизнедеятельности и устойчивому развитию поможет только атомная энергетика малых мощностей. Почему именно малых? Потому что ЛЭП-500 (или 750) от больших энергосетей эффективны только до нескольких сот километров (300–400 км максимум); «плечи» – в несколько тысяч километров, да еще с учетом снега, ветра, мерзлоты – это нереальные условия. Нужны локальные и автономные энергоисточники.

Энергообеспечение Севера

Попытки решения проблем Севера за счет строительства электростанций на возобновляемых источниках энергии (ВИЭ) – малые гидростанции, ветровые, солнечные, геотермальные, приливные – в настоящее время неэффективны и малореальны. Малые реки промерзают до дна, полярная ночь длится несколько месяцев, геотермия неповсеместна, ветровые нагрузки зачастую превышают допустимые пределы для ветряков и т.д. и т.п. С помощью ВИЭ можно обеспечить лишь бытовое энергоснабжение и некую ремесленническую деятельность, но сколько-нибудь значимое производство или даже обычное отопление требуют основательного энергообеспечения.

В зоне децентрализованного энергоснабжения производится и потребляется не более 4–5% от общего энергопотребления в стране. Но стоимость единицы энергии в этих районах многократно превышает среднероссийские затраты на энергопроизводство. Большая энергетика через ЛЭП 750 кВ в эти регионы не придет никогда. Поэтому АСММ с их относительно высокой ценой энергии (по сравнению с крупной централизованной энергетикой) в таких регионах вполне конкурентоспособны, особенно с учетом факторов надежности и бесперебойности энергоснабжения, а также с учетом инфраструктурных затрат (на сети и др.) и «услуги МЧС» по аварийной заброске топлива – доставка вертолетом 10 т мазута обходится в 1 тыс. долл. за летный час (обычно рейс длится 6–7 часов), сам вертолет в то время потребляет 5 т авиационного керосина.

Преимущество АСММ в том, что они могут работать автономно как вне энергосетей, так и в их составе. Современные разработки имеют период автономности (без перегрузки топлива) от 10 до 60 лет. При этом уровень мощности энергоустановки может быть выбран практически любой в интервале от 1 до 300 МВт. Проекты АСММ, разрабатываемые как в РФ, так и мире, охватывают также широкий диапазон различных типов реакторов: это реакторы с водой под давлением, с натриевым, газовым, жидкосолевым, тяжелометаллическим теплоносителем; на быстрых и тепловых нейтронах; с различными видами топлива; в плавучем, наземном, подводном и подземном исполнении. Следует подчеркнуть, что отечественный «парк» проектов и предложений отличается наибольшим разнообразием.

Отметим, что существующие проекты АСММ имеют различную степень готовности. Некоторые из них разработаны более 20 лет назад, и эти проекты уже не смогут удовлетворять ни современным, ни тем более перспективным требованиям.

«Угасающие» территории может спасти только ядерная энергетика (ЯЭ), но не такого образца, какой мы видим ее сегодня, а принципиально другая, на основе реакторов малой мощности нового поколения – «ядерных батареек».

Подчеркнем, что первая в мире АС за полярным кругом Билибинская АТЭЦ хотя и малая по мощности (48 МВт), но исполнена по всем канонам большой станции.

Рисунок 2. Две трети территории России – зона децентрализованного энергоснабжения.

Многообразие технологий

Но атомная отрасль в совершенстве обладает и другой реальной ядерной технологией – это компактные ядерные энергетические установки (ЯЭУ) для ледокольного флота и атомных подводных лодок (АПЛ).

К сожалению, у нас бытуют необоснованные стереотипы в отношении атомной энергетики и малых АС, в частности, с жесткими привязками функциональности к типу реакторных установок или виду их базирования. Поэтому стоит подчеркнуть, что АСММ могут быть спроектированы и построены как в традиционном наземном стационарном исполнении, так и в подземном с использованием технологий метростроя, плавучими энергоблоками, подводными (добычные комплексы для шельфа), а также транспортабельно-передвижными (действовавший прототип ТЭС-3).

Причем любой тип реактора – водо-водяной, жидкометаллический, газовый, солевой – может быть выполнен практически в любом упомянутом виде базирования атомной станции. Сейчас наиболее известен плавучий энергоблок с реакторами ледокольного типа, сооружаемый на Балтийском заводе (см. «НГ-энергию» от 12.08.08).

Но одна станция, как и ласточка, погоды не сделает. По приблизительной оценке, для зоны децентрализованного энергоснабжения, а это почти 2/3 территории нашей страны (см. рисунок 2) с почти 10-миллионным населением, необходимо около 20 ГВт суммарных установленных мощностей малых АС. А это при средней мощности блока 10 МВт означает ни много ни мало 2000 блоков и будет называться «Системой АС малой мощности».

Мы не говорим, что это «планы»; это просто «необходимость» и всей стране – для целостности и связности территории, чтобы не быть «лоскутным одеялом», и тем северянам, кто каждый день проживает как героический подвиг.

Подземные АЭС

Отчуждение территорий под объекты промышленности становится все более трудным, особенно вблизи крупных мегаполисов, которым энергия особенно нужна, и надежная энергия.

Первые разработки подземных АС, выполненные в СПМБМ «Малахит», приходятся на начало 80-х годов, то есть на дочернобыльский период. Аванпроект подземной АЭС с водяным теплоносителем показал принципиальную возможность создания и размещения АЭС в туннелях стандартных размеров, соответствующих, например, станции «Спортивная» Ленинградского метрополитена. Накопленный «Малахитом» опыт в области атомного подводного кораблестроения с ядерными энергетическими установками на водяных и жидкометаллических (свинец–висмут) теплоносителях позволил для подземных АЭС отдать предпочтение жидкометаллическому теплоносителю.

Атомный терроризм

Модный в наше время вопрос про терроризм в связи с малыми АС в таких удаленных точках, как Тикси, Диксон, Чокурдах, Юрюнг-Хая, можно осветить следующим образом: во-первых – туда надо добраться! Во-вторых – с «грузом»; в-третьих – это «большая деревня», все всех знают; и самое существенное – ведь зачинщикам терактов нужен громкий PR-эффект, а в случае «успеха такого предприятия» подвергнутся облучению, и не факт, что избыточно опасному, несколько человек из персонала да пара медведей; к тому же информация до СМИ дойдет не скоро и без ярких онлайн-репортажей. На наш взгляд, такие объекты для терроризма малоинтересны, напрямую работает эффект «защиты расстояниями». Кстати, местные белые медведи любопытны, не всегда дружелюбны и пользуются вниманием даже АПЛ.

Что делать? Проблема, как и повсюду, одна: это отсутствие твердой политической воли в парадигме развития удаленных и труднодоступных регионов наших северов. Необходимы вложения, причем в масштабах страны не слишком значительные; необходимо стремление центральной власти поддерживать российское присутствие на Севере, обеспечивая тем самым экономическую перспективу государства, его суверенитет, территориальную целостность и безопасность в различных аспектах (не только военную, но и энергетическую, экономическую, социокультурную и т.п.). Для этого нужно в первую очередь надежное и долговременное энергообеспечение. Если же этого не произойдет, безо всяких посягательств со стороны «соседей» заполярные берега для России по прошествии самого короткого времени, увы, могут оказаться далекими и чужими.

А по неписаным законам мир не терпит пустоты в экономически привлекательных регионах. Если ты не можешь их разрабатывать, то обязательно найдется новый, более энергичный хозяин. Причем не важно, как он придет – по договору мирным путем или нагло, используя военную силу. Это, кстати, относится не только к нашим северным территориям, но и к огромным, едва заселенным пространствам в Восточной Сибири и на Дальнем Востоке. Исторических прецедентов не счесть. А защищать есть что┘

Поэтому четко вырисовывается геополитическая роль широкомасштабной системы АСММ – обеспечение присутствия в Арктике; перспективные углеводородные ресурсы шельфа и северных морей не взять без стартовых пионерных энергоисточников в виде малых АС; АСММ более экологичны, чем огневая энергетика; с их помощью реален социально-экономический подъем депрессивных регионов; это производство сельхозпродукции и синтетических моторных топлив на местах; это действительное оживление экономики в виде машиностроения и других смежных отраслей по всей стране; это уверенность в завтрашнем дне.

Хотя мы называем эту часть атомной энергетики «малый атом», но его ждет очень большая работа, и такая Система малых АС требует серьезного подхода к формированию своего состава и беспроблемному функционированию.

Вопрос развития малой атомной энергетики перерастает рамки отдельно взятой страны и в недалеком будущем превратится в важный фактор конкуренции на мировом рынке ядерных технологий и услуг. В пользу этого свидетельствуют коренные изменения в подходе новой администрации США к данному вопросу. В своем выступлении на 19-й ежегодной конференции Ядерного общества России в конце сентября глава Американского ядерного сообщества (ANC) Томас Зандерс подчеркнул, что США намерены восстановить свою способность поставлять ядерные товары и услуги. В этом плане значительную роль призваны сыграть реакторы небольшой мощности, которые можно собирать на заводах и которые не нуждаются в перезагрузке топлива по нескольку десятков лет. Экспорт подобных реакторов резко расширит экономические возможности США.