Україна вже другий рік веде боротьбу за збереження власної енергосистеми. Мільйони громадян, об’єкти цивільної інфраструктури та промисловість є заручниками брутальної тактики рф по знищенню генеруючих потужностей та енергетичних комунікацій нашої держави. І поки ми не можемо гарантувати абсолютний захист інфраструктурних об’єктів від ракет та дронів окупанта, необхідно якнайшвидше знайти альтернативні джерела генерації. Україна має велику розгалужену мережу споживачів, яку необхідно забезпечити електроенергією за будь-яких умов. Нприклад, в результаті одного удару ми втрачали наше головне джерело виробництва електроенергії – 55,1% е/е в структурі виробітку в мирний час.
Альтернативи за ефективністю атомній генерації просто не існує, проте існують рішення в цій галузі, що зможуть зробити українську «атомку» гнучкою в механізмі генерації, чим виділяється теплоенергетика, та захищеною від російської загрози. Такими рішеннями є технологія малих модульних реакторів (англ. Small Modular Reactors – SMR).
Екскурс до технології
Малі модульні реактори– напрямок в атомній енергетиці відносно новий. Вони вже достатньо розрекламовані політиками, журналістами та промисловцями в якості «майбутнього образу галузі, що здатні надати мирному атому нового імпульсу» Обіцяють, що ММР стануть безпечними, економічними, а час введення їх в експлуатацію значно менший, аніж у класичних реакторів. Почнемо ж з визначень, малі реактори – це реактори, потужністю від 10 до 300 МВт(е). “Е” в дужках означає “електрична”, що видається споживачеві, на відміну від “Т”, теплової потужності, що виділяється в реакторі. До цього класу можна віднести майже всі АЕС першого покоління, що будувалися у 50-60 рр. минулого століття. Тобто інновативність полягає у «модульності».
Основна ідея модульних реакторів полягає в тому, що їх планують виготовляти у вигляді модулів на заводах та доставляти до місця роботи для збирання та підключення до мережі. Модулі можуть мати власні турбіни, а можуть підключатися до загальної турбіни, як зроблено, наприклад, у китайському проєкті HTR-PM, де на одну турбіну збираються виводити пару з шести модульних реакторів по 100 МВт кожен.
З принципами роботи аналогічного американського реактора NuScale можна наочно ознайомитися на відео.
Переваги ММР
МАГАТЕ та ОЕСР зазначають, що головними перевагами ММР перед класичними реакторами є:
- Інтегральні конструкції. Даний тип конструкцій передбачає розміщення всіх елементів ядерної паровиробної установки в одному корпусі. Завдяки цій конфігурації забезпечується надійність внутрішньо властивих властивостей безпеки, а також спрощуються системи, експлуатація та технічне обслуговування.
- Безпека. Знижена вихідна потужність та підвищене співвідношення поверхні до обсягу завдяки меншим габаритам активних зон збільшують ефективність систем пасивної безпеки як і нормальних, і у ненормальних умовах експлуатації. Великий рівень використання систем пасивного охолодження забезпечує можливість розробки спрощених конструкцій, а також оптимізації експлуатації та технічного обслуговування.
- Зменшена сумарна радіоактивність активної зони. Зменшена сумарна радіоактивність активної зони має переваги як у майданчику, і її межами. На майданчику потрібно менше засобів екранування, а також знижується вплив радіації на працівників. За межами майданчика більш обмежений рівень радіоактивності, знижена ймовірність аварій та менший ризик радіоактивних викидів, пов’язаних із високим рівнем потужності, можуть лімітувати необхідність у зонах планування захисних заходів. Такі переваги означають, що ММР можна розміщувати у місцях, наближених до споживачів енергії.
- Найкращі можливості в галузі модульного виконання та технологічності виготовлення. Вага та габарити безпосередньо визначають, наскільки легко можуть здійснюватися виробництво, транспортування, вантажно-розвантажувальні операції та монтаж різних компонентів. Зменшені розміри конструкцій ММР дають можливість реалізації більш амбітних схем модульного виконання, а також застосування нових технологій виробництва.
- Підвищена гнучкість режимів роботи
Невеликі модульні реактори не вимагають багато площі, на відміну від класичних АЕС (явна перевага під час воєнного стану, що ускладнює наведення засобів ураження). Вони гнучкіші щодо вимог до локацій, до того ж традиційні станції найчастіше проєктують під конкретну місцевість, що пов’язано зі складнощами та затримками у будівництві. Для них потрібна серйозніша інфраструктура, лінії електропередач, мережева потужність. Малі модульні реактори виявляються меншими, дешевшими, будуються швидше, можуть працювати поодинці або як частина станції з декількох модулів. Такі компактні станції можуть бути відмінним рішенням для віддалених локацій або навіть цілих підприємств, які не хочуть залежати від транспортування палива. Очевидно, що добувна галузь – один із можливих головних клієнтів і бенефіціарів такої технології. Живлення ГЗК або великої шахти від ММР посилить замкненість циклу виробництва, а значить потенційно здешевить продукцію. Окрім цього, намагання рф знищити або позбавити ресурсів критичну інфраструктуру, що необхідна для оборони держави, зійдуть нанівець. Тому можна буде не хвилюватися за умови видобутку українського титану, урану, залізної руди та вугілля.
У незалежній доповіді голландському уряду зазначено, що впровадження ММР несе в собі «потенціал значного спрощення та пов’язаного з цим зниження витрат при застосуванні промислових виробничих та будівельних технологій на заводі, а не на місці». Невеликі розміри та відносно легка конструкція означають, що вони забезпечують більшу гнучкість, ніж звичайні довгострокові ядерні проєкти. Завдяки своїй меншій вартості ММР є «тимчасовим» заходом для країн, які прагнуть заповнити дефіцит електроенергії в міру виходу на пенсію старих електростанцій та появи нових відновлюваних джерел енергії».
Дослідження, проведене Кембридзьким університетом, показало, що модульна модернізація знизить вартість ядерної енергії на 25% у найкращому разі. Так само стандартизація та зміни у будівництві знизили б вартість на 16% кожна. Після цього виробниче навчання зменшить витрати ще на 17%. Крім того, ММР можуть допомогти збалансувати мережі. (Головний виклик для наших енергетиків після російських атак). Вони можуть забезпечити безперервність електропостачання в районах, які покладаються на нестабільну відновлювану енергію без значних накопичувальних потужностей.
Ще однією вагомою перевагою для добувної галузі є екологічність. Широке застосування ММР дозволить менше використовувати дизельні генератори та викопне паливо. Провідною країною, де взаємодія між гірничодобувним сектором та атомниками налагоджена вже 10 років є Канада. ММР набагато стабільніші та прогнозовані з точки зору цін на електроенергію в довгостроковій перспективі, ніж традиційні джерела енергії, оскільки витрати на атомні електростанції зазвичай фіксовані і не залежать від ринкових коливань цін на нафту. Крім того, оскільки більшість компаній так чи інакше розглядають можливість запуску малих реакторів на підприємствах у віддалених регіонах, витрати на електроенергію для них швидше потрапляють до категорії експлуатаційних, а не капітальних, що дозволяє економити під час запуску нових об’єктів.
У плані заходів щодо розвитку ММР у Канаді, випущеному нещодавно спільними зусиллями Міністерства природних ресурсів та Ядерною асоціацією Канади (англ. Canadian Nuclear Association, CNA), зазначено, що перехід на використання малих реакторів принесе суттєві фінансові вигоди, а економічний ефект порівняно з дизельним паливом досягне 20-60%. Також у плані зазначається, що саме Канада є найперспективнішою країною для впровадження ММР, а загальна вартість ринку реакторів у 2025–2040 роках може досягти $5,3 млрд. У всьому світі ця цифра, навіть за найконсервативнішими оцінками, буде суттєво вищою. У підготовленому Національною ядерною лабораторією Великобританії техніко-економічному обґрунтуванні стверджується, що обсяг світового ринку ММР до 2035 року може становити 65-85 ГВт і оцінюється в £250-400 млрд.
Український контекст
Вишезазначена спільна україно-американська ініціатива передбачає, що партнерами програми стануть міжнародний консорціум Аргонської національної лабораторії, “Енергоатом”, РНБО та Державний науково-технічний центр ядерної та радіаційної безпеки, а також низка приватних компаній. Серед них Clark Seed, Doosan Enerbility, FuelCell Energy, IHI Corporation, JGC Corporation, Samsung C&T та Starfire Energy. Відтак українська «атомка» отримає небачений до цього приплив фінансових та інтелектуальних ресурсів, і хочеться сподіватися, що особлива увага буде приділена можливостям ядерних R&D на базі вітчизняних підприємств та наукових інститутів.
МАГАТЕ вказує, що проєкти комерційних ММР існують в 70 країнах. Окрім традиційних лідерів ядерної галузі, таких як США, КНР, Франція (передбачені інвестиції у 50 млрд євро, Великобританія, рф, Канада, великі перспективи мають програми Австралії та Аргентини. Особливо зацікавленість має викликати австралійська програма, адже однією з головних цілей її реалізації є саме автономізація добувної галузі країни (в першу чергу залізорудних об’ектів у пустелях штату Західна Австралія). Австралія має дорожню карту розвитку галузі ММР (складену Mineral Council of Australia аналогом наших Держгеонадр), і це при тому, що будівництво звичайних АЕС на території країни заборонено. Аргентинська програма ж була піонером у 2014 році, і це враховуючи вкрай обмежені фінансові можливості цієї держави.
Усе це дозволяє з оптимізмом дивитися на перспективи реалізації аналогічної програми Україною, але наразі це не питання міжнародного престижу та змагань науково-технічних потенціалів, а умова збереження промислового потенціалу держави та швидкої повоєнної відбудови. Тому хочеться вірити, що проєкт українського ММР не «ляже у стіл», а стане пріоритетним для уряду та наших
