Инновации 3 Сентября 2020

Компактный, модульный, ядерный

В США выдан первый официальный сертификат безопасности для категории малых модульных реакторов нового поколения. Это сигнал к участию в конкурентной гонке за внутренний и внешний рынок этих энергетических установок, которым эксперты прочат большое будущее
Компактный, модульный, ядерный
Проект компактной модульной АЭС компании NuScale
NuScale

Компания NuScale, ведущий инновационный разработчик т.н. компактных модульных реакторов (исходный английский термин – “small modular reactor” или SMR) получила сертификат соответствия требованиям безопасности от NRC (Nuclear Regulatory Commission, буквально – “Комиссия по ядерному урегулированию”), – ключевого американского госоргана, отвечающего за общий контроль, лицензирование и инспектирование деятельности в области атомной энергетики.

После трех с половиной лет, потраченных на детальное изучение проектной заявки NuScale,  поданной еще в конце декабря 2016 г., NRC вынес положительный вердикт, опубликовав 31 августа т.н. final safety evaluation report (FSER), “Итоговый доклад по оценке безопасности”.

magnifier.png Полученный NuScale сертификат будет действовать в течение 15 лет с момента его выдачи и, теоретически, за этот приличный срок, компания сможет наладить выпуск своих модульных реакторов для различных заказчиков как внутри США, так и за их пределами

Это первый официальный сертификат типа FSER для категории малых модульных реакторов (SMR) нового поколения, выданный этим ведомством и, согласно бодрым комментариям директора направления “новые реакторы” Nuclear Energy Institute (ведущей лоббистской структуры американских атомщиков) Марка Ничола, официальное одобрение NRC проекта NuScale стало “поворотным моментом для всей атомной отрасли США” и “важнейшим стимулом для ускоренного продвижения американских технологических инноваций во всем мире” (под последними, г-н Ничол прежде всего подразумевал дальнейший бурный рост экспорта новых ядерных технологий made in USA).

Весьма любопытны и технические детали длительного процесса согласования проекта NuScale в NRC: по словам представителей компании, уже исходная версия документа  состояла почти из 12 тысяч страниц, ее штатными сотрудниками было потрачено более двух миллионов человеко-часов исключительно на подготовку различных справочных материалов для госчиновников, в т.ч. на составление 14 отдельных “Тематических докладов” (Topical Reports), тогда как экспертами самой NRC на контрольно-инспекционные процедуры было, в свою очередь, потрачено порядка 350 тыс. человеко-часов.

Полученный NuScale сертификат будет действовать в течение 15 лет с момента его выдачи и, теоретически, за этот приличный срок, компания сможет наладить  выпуск своих модульных реакторов для различных заказчиков как внутри США, так и за их пределами. И сразу же уточним, что экспортная составляющая рассматривается руководством NuScale в качестве главного источника возможной будущей прибыли компании. Так, по заявлениям NuScale, помимо немалого внутреннего спроса, ей уже заключены предварительные соглашения с “заинтересованными клиентами из Канады, Чехии, Румынии и Иордании”. 

Причем, по весьма консервативным оценкам, озвученным руководством самой компании NuScale еще в 2017 г., к 2035 г. от 55 до 75 ГВт мировой электроэнергии будет вырабатываться различными SMR-энергоблоками, что примерно соответствует мощности 1000 “стандартных” модулей NuScale Power Modules в их текущей рабочей конфигурации (60 МВт электроэнергии от каждого).

magnifier.png В США сегодня насчитывается в общей сложности 99 АЭС (по их числу американцы намного опережают все прочие страны мира) и на долю атомной энергетики приходится 20% от совокупной выработки электроэнергии в стране

Впрочем, последней точки в этой интересной истории все-таки еще не поставлено. Официальная сертификация проекта NuScale по линии FSER означает, что NRC, после тщательной проверки соответствия требованиям безопасности, одобрил сам технический проект (мини-) атомной электростанции, без его привязки к возможным последующим заявкам на строительство или эксплуатацию подобных АЭС, для которых будет необходимо сначала получить т.н. полную сертификацию.

И в этой связи также стоит упомянуть о том, что в настоящее время в США ведется активная дискуссия вокруг возможного изменения правила, предусматривающего обязательное наличие 10-мильной зоны безопасности вокруг любого ядерного объекта (АЭС). В числе главных ее инициаторов, собственно, и были проектировщики и инвесторы, сфокусированные на технологиях SMR. И, согласно недавним комментариям NRC, итоговое решение по данному вопросу (которое, вполне вероятно, будет заключаться в существенном сокращении этого минимального расстояния) может быть принято уже в следующем году.

НЮСК ПУЛЬТ УПРАВЛ.jpg
Проект центра управления реактором
NuScale

 

Новая спринтерская гонка

В США сегодня насчитывается в общей сложности 99 АЭС (по их числу американцы намного опережают все прочие страны мира) и на долю атомной энергетики приходится 20% от совокупной выработки электроэнергии в стране. Однако за последние несколько десятилетий в стране фактически не было возведено ни одной новой АЭС (основной причиной этой долгой строительной паузы была серьезная авария на станции Три-Майл-Айленд в 1979 г.). Лишь в 2016 г. наконец была запущена в эксплуатацию АЭС Watts Bar в штате Теннесси мощностью 1150 МВт (при этом общая стоимость ее строительства была весьма скромной по мировым меркам – порядка 4,7 млрд долл.). Еще один американский атомный долгострой – АЭС Vogtle в штате Джорджия, сроки сдачи в эксплуатацию которой многократно корректировались, а издержки выросли более чем вдвое по сравнению с первоначальой сметой и уже оцениваются в астрономические 28 млрд. долл. И еще более печальной оказалась судьба другой АЭС V.C. Summer в штате Южная Каролина, поглотившей в общей сложности 21 млрд. долл. налогоплательщиков и окончательно замороженной в 2017 г. после подачи заявления о банкротстве генеральным подрядчиком строительства Westinghouse.

Разрабатываемые специалистами NuScale, а также и многих других конкурирующих компаний как в США, так и за их пределами, в т.ч. и мировыми лидерами в области технологий атомной энергетики, –  Россией и Китаем, малые модульные реакторы (SMR) являются следующим эволюционным этапом в развитии ядерной энергетики, и на них в отрасли в настоящее время возлагаются очень большие надежды.

НЮСК ЛОМОНОС.jpg
«Академик Ломоносов» — российская плавучая атомная теплоэлектростанция проекта 20870, находящаяся в порту города Певек, самая северная АЭС в мире
Wikipedia
  

Эти компактные (по сравнению с обычными атомными станциями), быстровозводимые, практически не производящие вредных выбросов, а в некоторых случаях и транспортабельные модули (достаточно, например, вспомнить главный проект Росатома в этой категории – плавучую атомную теплоэлектростанцию (ПАТЭС) “Академик Ломоносов”, официально запущенную в промышленную эксплуатацию в Певеке 22 мая 2020 г.) обеспечивают гибкую интеграцию с различными возобновляемыми источниками энергии и, опять-таки, в теории, смогут генерировать электроэнергию базисной нагрузки по конкурентоспособным ценам (хотя последний момент как раз вызывает большие споры среди специалистов). Их модульная конструкция заметно облегчает серийное производство и позволяет масштабировать такие установки в соответствии с индивидуальными потребностями заказчиков, а в качестве же наиболее перспективных клиентов (помимо удаленных территорий в самих промышленно-развитых странах) при этом рассматриваются страны третьего мира, которые не нуждаются в строительстве больших АЭС или не имеют для этого достаточных финансовых ресурсов.

magnifier.png Разрабатываемые NuScale мини-реакторы (размер цилиндров – 23 метра в высоту и 5 метров по диаметру) базируются на стандартной технологии водо-водяных реакторов, использующих в качестве замедлителя и теплоносителя обычную (легкую) воду

Согласно оценкам экспертов, по состоянию на 2018 г., средняя себестоимость строительства новой традиционной АЭС в мире составляла порядка 11 млрд. долл. В то же время, как утверждают разработчики технологий SMR, средние затраты на строительство мини-АЭС нового типа будут составлять от 800 млн. до 3 млрд. долл., а, скажем, идеологи флагманского проекта NuScale называют в качестве ценового ориентира для своих модульных станций 1 млрд. долл.

Впрочем, гораздо больше сомнений по части предположительной экономической эффективности этого нового поколения АЭС высказывается аналитиками по части их конкурентоспособности  по сравнению с быстро дешевеющими альтернативными источниками электроэнергии (прежде всего – солнечными и ветровыми станциями). Так, по заявлениям все тех же кураторов проекта NuScale, оценочная продажная стоимость электроэнергии для будущих потребителей ее модульных станций составит порядка 55 долл. за МВТ*ч. Для сравнения, по оценкам аналитиков BloombergNEF, себестоимость электроэнергии, производимой “ветряками” во многих странах мира уже сейчас составляет около 44 долларов за мегаватт-час, а солнечных станций - около 50 долл. И, как отмечается в недавнем докладе BloombergNEF, “в некоторых регионах к концу этого десятилетия возобновляемая энергия будет стоить ниже 20 долл. за мегаватт-час”. Но, справедливости ради, при этом все же необходимо учитывать и тот очевидный момент, что солнечные и ветровые станции не в состоянии обеспечивать круглосуточную генерацию электроэнергии, что является мощным аргументом в пользу дальнейшего активного развития технологий SMR.


 


NuScale и остальные

Штаб-квартира компании NuScale находится в Портленде (штат Орегон), что во-многом объясняется тем, что изначально R&D по проекту (запущенному еще в середине нулевых годов) осуществлялись учеными и инженерами Университета штата Орегон.

Разрабатываемые NuScale мини-реакторы (размер цилиндров – 23 метра в высоту и 5 метров по диаметру) базируются на стандартной технологии водо-водяных реакторов, использующих в качестве замедлителя и теплоносителя обычную (легкую) воду. И, к слову, согласно официальным пояснениям, приводимым на интернет-странице американской NRC, к категории SMR этим ведомством причисляются “конструкции легководных реакторов (light water reactors, LWR), генерирующих 300 МВт или меньше”.

Специально уточним, что помимо этого магистрального LWR-направления в настоящее время различными исследовательскими командами по всему миру активно изучаются альтернативные технологические решения для SMR, в частности, одним из наиболее перспективных считаются жидкосолевые ядерные реакторы, основой охлаждающей жидкости которых является смесь расплавленных солей, способная работать при очень высоких температурах.

Так, двумя другими перспективными проектами в SMR-категории, которым в последнее время уделяется повышенное внимание американских СМИ, являются “супермини”-реакторы компании Oklo Inc., базирующейся в Калифорнии, модули которой смогут вырабатывать в среднем от 10 до 15 МВт,   и проект Natrium от TerraPower LLC, спонсируемой с 2006 г. Биллом Гейтсом (совместно с японско-американским GE Hitachi Nuclear Energy).

НЮСК ТЕРРАПАУЕР.jpg
Проект Natrium от TerraPower LLC, спонсируемой с 2006 г. Биллом Гейтсом (совместно с японско-американским GE Hitachi Nuclear Energy)
TerraPower

Последняя, к слову, 27 августа официально анонсировала новый вариант дизайна своих будущих 345-ти мегаваттных быстрых реакторов, использующих в качестве как охладителя, так и накопителя энергии жидкий натрий. Компанией предварительно заявлено, что средняя стоимость таких новых станций будет составлять порядка 1 млрд. долл., и первые пилотные образцы могут появиться уже к концу этого десятилетия. 

Основным же инвестором и акционером NuScale с 2011 г. является ведущая инженерно-строительная компания США Fluor Corporation (№1 в категории “engineering & construction” глобального рейтинга Fortune 500).

В общей сложности на предварительном этапе R&D тандемом NuScale-Fluor было потрачено свыше 500 млн. долл., причем немалая доля этих расходов, как отмечается в официальных комментариях NuScale, пришлась именно на техническую волокиту, связанную с согласованием проектной документации в NRC.    

Отдельно следует также отметить, что с 2015 г. солидную финансовую поддержку проекту NuScale оказывает Минэнерго США (DOE), предоставившее ему в виде грантов уже более 200 млн. долл., причем вполоть до недавнего времени NuScale являлась единственной компанией-разработчиком технологий SMR, получившим такое вспомоществование от DOE.  

И именно на территории одного из ключевых научно-исследовательских подразделений DOE, Национальной лаборатории Айдахо (Idaho National Laboratory, INL, Индиана Фоллс) запланировано строительство первой демонстрационной мини-АЭС общей мощностью в 720 МВт по технологии NuScale, которая будет укомплектована 12 ее энергоблоками-модулями. 

magnifier.png Двумя другими перспективными проектами в SMR-категории являются “супермини”-реакторы компании Oklo Inc., базирующейся в Калифорнии и проект Natrium от TerraPower LLC, спонсируемой с 2006 г. Биллом Гейтсом (совместно с японско-американским GE Hitachi Nuclear Energy)

В свою очередь, первым официальным заказчиком модульных энергоблоков компании значится Utah Associated Municipal Power Systems (UAMPS, “Ассоциированные муниципальные энергосистемы штата Юта”), – государственный административно-территориальный орган, предоставляющий различные услуги в энергетической сфере для муниципальных образований шести западных штатов США (помимо самой Юты, это – Калифорния, Айдахо, Невада, Нью-Мексико и Вайоминг).

Правда, технико-экономические нюансы давно анонсированной “новой стройки века” пока вызывают определенные вопросы. Так,в исходной версии проекта планировалось, что строительство первой модульной АЭС на территории INL в Айдахо начнется в 2023 г., а сам объект будет запущен в опытную эксплуатацию в 2026 г. Но, согласно последним инсайдерским вбросам, сделанным в конце августа изданием Washington Examiner, UAMPS проинформировал руководство NuScale, что собирается сдвинуть сроки запуска в эксплуатацию первого модуля с 2026 на 2029 г. (или даже на 2030 г.). В качестве же основной причины этого временного сдвига, как нетрудно догадаться, заказчиком была названа “существенная корректировка предполагаемых расходов” (разумеется, в сторону увеличения).

Темы: Инновации

Еще по теме:
23.09.2020
Сотни зарубежных компаний включились в гонку графеновых технологий. В России коммерческим производством и внедрением это...
22.09.2020
Компания «3В Сервис», разрабатывающая программное обеспечение для атомной промышленности, для обеспечения импортонезавис...
16.09.2020
Шадринский автоагрегатный завод выпустил первую погрузочно-доставочную машину ПДМ14-УГМК Ferrit грузоподъемностью 14 тон...
15.09.2020
Заведующий научно-исследовательской лабораторией анестезиологии и реаниматологии НМИЦ имени В. А. Алмазова Андрей Баутин...
Наверх