Технологии
«Проездной» для АЭС

В начале 2015 года МЭА и Ядерное энергетическое агентство при ОЭСР представили обновленную «дорожную карту» развития атомных технологий в мире на долгосрочную перспективу. Особенность подхода этих организаций к прогнозированию заключается в том, что они не предсказывают будущее, а показывают, как необходимо действовать человечеству, чтобы замедлить темпы глобального потепления. Мы разбираем наиболее важные пункты доклада.

Предыдущая версия «дорожной карты» была выпущена пять лет назад. С тех пор произошло несколько событий, существенно повлиявших на мировой энергетический сектор в целом и на перспективы развития ядерной энергетики в частности, поэтому назрела необходимость пересмотра документа. Важнейшее из этих событий — авария на японской АЭС «Фукусима-1» в марте 2011 года, которая привела к изменениям в энергетической политике некоторых стран, а также к общему пересмотру правил и норм безопасности при проектировании и эксплуатации энергоблоков АЭС. Кроме того, большое влияние на энергетический сектор промышленно развитых стран оказал финансовый и экономический кризис 2007–2008 годов. Негативно сказались на перспективах развития ядерной энергетики «сланцевая революция» и заметное падение цен на уголь в США, а также существенный перерасход средств и сдвижки сроков сооружения пилотных блоков АЭС поколения III.
 
Несмотря на перечисленные проблемы, ядерная энергетика по-прежнему остается надежным источником генерации электроэнергии, работающим в базовом режиме, без выбросов углекислого газа. Многие страны мира подтвердили свою приверженность дальнейшему расширению парка АЭС.
 

Цель — 2 °C

Проведенный авторами отчета анализ показал, что для достижения амбициозной цели, заключающейся в ограничении повышения глобальной среднемировой температуры всего на 2 °C к концу текущего века (далее — «Сценарий 2 °C»), необходимо к 2050 году в два раза сократить вредные выбросы объектов энергетики. Для этого потребуется развитие широкого спектра энергетических технологий, характеризующихся низким уровнем выбросов углекислого газа, в число которых традиционно входит ядерная энергетика.
 
«Дорожная карта» направлена, прежде всего, на:
• описание текущего состояния ядерных энерготехнологий и направлений проведения дополнительных НИОКР для решения вопросов безопасности и улучшения экономических показателей существующих проектов АЭС;
• обновление видения роли и места ядерной энергетики в глобальной системе энергетики с низкими выбросами углекислого газа, с учетом изменений в политике развития ядерной энергетики в ряде стран, а также текущих экономических показателей различных технологий с низким уровнем выбросов углекислого газа;
• определение существующих препятствий на пути заметного ускорения развития ядерных технологий и мер по их преодолению;
• обмен передовым опытом в области ЯРБ и регулирования, реализации различных стадий ЯТЦ, строительства, эксплуатации, демонтажа энергоблоков, вопросов финансирования, обучения, управления знаниями и так далее.
 
Важно отметить, что на данный момент ядерная энергетика — крупнейший источник низкоуглеродной электроэнергии в странах — членах ОЭСР; она занимает второе место в этом рейтинге на мировом уровне. В долгосрочной перспективе ядерная энергетика может сыграть ключевую роль в снижении вредных выбросов мирового энергетического комплекса, оказывая при этом положительное влияние на глобальную безопасность энергоснабжения путем генерации электроэнергии при стабильных производственных затратах, не подверженных существенным колебаниям из-за стоимости топлива.
 

Ключевые ориентиры

На Рис. 1 представлен прогнозируемый масштаб развития мирового парка АЭС в разбивке по крупным странам/группам стран, который необходим для достижения цели «Сценария 2 °C».
 

Рис. 1. Развитие ядерной генерации в мире до 2050 года, ГВТ и %

Таким образом, к 2050 году установленная мощность АЭС в мире должна вырасти с нынешних 396 ГВт до 930 ГВт, при этом доля в генерации электроэнергии увеличится с 10 % до 17 %. В предыдущей версии «дорожной карты» эти значения равнялись 1200 ГВт и 24 % соответственно. Несмотря на заметное сокращение прогнозных значений, стоящая перед мировой ядерной энергетикой задача остается крайне непростой — увеличить установленные мощности почти в два с половиной раза за 35 лет.

Статистика ввода в эксплуатацию новых энергоблоков АЭС, наблюдаемая в последнее десятилетие (правая часть графика на Рис. 2), показывает, что отрасли еще очень далеко до ежегодных темпов ввода, которые необходимы для достижения цели «Сценария 2 °C», отмечают авторы отчета. К примеру, в 2014 году стартовало сооружение трех энергоблоков, было введено в эксплуатацию всего 5 ГВт, тогда как поставленная цель требует ежегодного ввода 12 (!) ГВт в течение 2011 – 2020 годов.
 
Рис. 2. Динамика ввода новых энергоблоков АЭС, ГВТ 
 
Лидером развития ядерной генерации в мире выступает Китай, в планах которого наращивание мощностей парка АЭС до 58 ГВт к 2020 году с 17 ГВт, зафиксированных в 2014 году. После этого запланировано введение в Китае еще 30 ГВт, тогда как для достижения цели «Сценария 2 °C» суммарная мощность китайских АЭС к 2050 году должна составить порядка 250 ГВт.
 
На Рис. 3 отдельными графиками представлена прогнозируемая динамика генерации электроэнергии на АЭС и ее доли в общей генерации по крупным странам/группам стран мира на горизонте до 2050 года согласно «Сценарию 2 °C».
 
Рис. 3. Прогноз генерации электроэнергии на АЭС в мире, ТВт . ч и %
 
Прогнозируемое сокращение выбросов углекислого газа в целом по миру, Европейскому союзу, Южной Корее и Китаю в разбивке по вкладу низкоуглеродных источников энергии, а также мер по энергосбережению, представлено на Рис. 4. При этом в отчете особо отмечается необходимость обеспечения одинаковых рыночных условий для всех энергетических технологий с низким уровнем выбросов (без предоставления тарифных преференций).
 
Рис. 4. Вклад разных видов генерации в сокращение эмиссии углекислого газа
 

Влияние Фукусимы

Существенное влияние на развитие мировой ядерной энергетики в краткосрочной перспективе оказала авария на японской АЭС «Фукусима-1». Хотя вследствие радиационных выбросов во время инцидента не погиб ни один человек, анализ произошедшего выявил необходимость коренного пересмотра применяемых на современных АЭС систем безопасности. Кроме того, были отмечены существенное падение уровня доверия общественности к ядерной генерации и, как следствие, пересмотр энергетической политики в некоторых странах (Германия, Швейцария). Тем не менее в средне- и долгосрочной перспективе, по мнению МЭА и ЯЭА, позиции ядерной энергетики выглядят устойчивыми. По состоянию на начало 2014 года 72 реактора находились в стадии строительства, что является рекордным показателем за последние 25 лет.
 
При этом культура ЯРБ должна оставаться абсолютным приоритетом при дальнейшем развитии отрасли, убеждены авторы «дорожной карты». Уполномоченные независимые регулирующие органы играют в этом вопросе важнейшую роль, отслеживая порядок проведения всех необходимых операций на любом уровне — от эксплуатирующих организаций до поставщиков оборудования (особенно это касается тех стран, которые делают первые шаги на пути к внедрению ядерной генерации). При этом следует избегать чрезмерного регулирования, необходимо продолжать всестороннее изучение процессов протекания тяжелых аварий, разработку методологий оценки их последствий, говорится в обзоре.
 
На фоне событий на АЭС «Фукусима-1» представителям отрасли особенно важно вести максимально содержательный диалог с общественностью и политическими кругами заинтересованных стран по вопросам безопасности, регулирования, обращения с отходами, разъяснять ключевые преимущества атомной энергетики, считают МЭА и Ядерное агентство при ОЭСР.
 

Инвестиции

Правительства стран, заинтересованных в развитии ядерной генерации, должны сыграть свою роль в обеспечении стабильных и долгосрочных инвестиционных механизмов. Это позволит разработать проекты АЭС (известно, что атомные станции изначально более капиталоемки по сравнению с углеводородными источниками генерации), которые обеспечат конкурентоспособную себестоимость электроэнергии на долгосрочную перспективу, говорится в отчете. Кроме того, правительственным органам рекомендуется всячески поддерживать НИОКР в ядерной отрасли, касающиеся вопросов обеспечения ядерной и радиационной безопасности, изучения перспективных вариантов реализации ЯТЦ, возможных опций обращения с РАО и ОЯТ.
 
Рис. 4. Вклад разных видов генерации в сокращение эмиссии углекислого газа
 
На Рис. 5 (в разбивке по крупным странам/группам стран) представлены инвестиции в развитие мирового парка АЭС, которые необходимо делать каждые 10 лет. Столь масштабное финансирование можно привлечь только при активном участии правительств и экспортно-кредитных агентств, внедрении разнообразных механизмов долевого финансирования, а также рефинансирования после ввода объектов в эксплуатацию — к такому выводу приходят авторы доклада. Кроме того, для успешной реализации планов сооружения энергоблоков АЭС важны такие факторы, как: соблюдение заранее оговоренных сроков и объемов финансовых затрат, заключение долгосрочных соглашений о выкупе электроэнергии по фиксированной цене, прозрачность международных соглашений об ответственности за возможный ущерб от аварий на станции.
 

Развитие реакторных ­технологий

В отчете отмечается, что ядерная энергетика — вполне отработанная технология, в которой последнее время наблюдалась тенденция к повышению уровня безопасности (количества защитных барьеров) и единичной мощности блока. В итоге общее усложнение проектов привело к заметному увеличению стоимости и срыву сроков сооружения реакторов поколения III в сравнении с установками предыдущих поколений. В этой связи авторы считают, что странам, развивающим атомную энергетику, важно извлечь необходимые уроки из процесса сооружения и дальнейшей эксплуатации первых в своем роде энергоблоков (first-of-a-kind — FOAK) поколения III. Если будут сделаны правильные выводы, это приведет к заметному сокращению стоимости и соблюдению установленных сроков реализации проектов. Этого можно достичь за счет упрощения проектных решений, улучшения конструктивных элементов, стандартизации оборудования, внедрения модульного исполнения отдельных элементов, оптимизации цепочки поставщиков при сооружении серийных блоков.
 
Вполне ожидаемо для стратегических исследований по ядерной тематике, что авторы «дорожной карты» не обошли стороной и малые модульные реакторы (ММР). Отмечается, что конструкции этой ниши могут существенно расширить потенциальный рынок для ядерных энерготехнологий. В частности, малые модульные реакторы могут  обеспечить приемлемую по стоимости генерацию электроэнергии в изолированных районах и районах с небольшой пропускной способностью сетей, где крупные энергоблоки АЭС не востребованы. Относительно небольшие капиталовложения и модульность исполнения существующих проектов ММР также способствуют усилению их конкурентоспособности.
 
Но для того, чтобы на практике продемонстрировать все имеющиеся преимущества заводской сборки ММР, которые становятся очевидны только при вводе серии реакторов (порядка пяти), правительственные органы и представители промышленности должны работать максимально слаженно. Эксперты МЭА и ЯЭА считают, что при желании подобную демонстрацию вполне возможно осуществить в течение следующих 10 лет.
 
Также авторы «дорожной карты» рекомендуют правительствам стран, эксплуатирующих АЭС, в краткосрочной перспективе принять четкие решения по поддержке проектов, направленных на продление сроков эксплуатации действующих АЭС, но только при условии неукоснительного соблюдения действующих требований безопасности. Этому, в частности, должна способствовать программа НИОКР, направленная на всестороннее изучение поведения материалов при условии функционирования энергоблоков АЭС в течение 60 и более лет. Необходимо выработать подходы, которые будут стимулировать владельцев АЭС инвестировать в продление срока службы или в сооружение новых энергоблоков на замену выводимым из эксплуатации, что позволит избежать общего сокращения установленных мощностей, считают авторы доклада.
 
Кроме того, по мнению экспертов МЭА и ЯЭА, на горизонте до 2030 года в мире должны функционировать прототипы одной или двух быстрых установок поколения IV, потенциальное масштабное внедрение которых на рубеже 2040-х годов будет способствовать дальнейшему максимально эффективному использованию ресурсов урана и решению проблемы обращения с ядерными отходами. На том же горизонте до 2030 года силами государственно-частного партнерства желательно на практике продемонстрировать возможности ядерной когенерации, направленной на опреснение или производство водорода.
 

Развитие ЯТЦ

При оценке топливообеспечения АЭС авторы обзора основывались на прошлогодней совместной работе ЯЭА и МАГАТЭ под названием «Uranium 2014: Resources, Production and Demand», согласно которой имеющихся ресурсов природного урана более чем достаточно до 2035 года. При этом в среднесрочной перспективе необходимы инвестиции в дальнейшее развитие экологически приемлемых способов добычи урана, которые позволят безболезненно удовлетворить прогнозируемый спрос.
 
Правительства стран мира должны продолжать тесное сотрудничество по вопросам своевременного предоставления топливных услуг (добыча, конверсия, обогащение, фабрикация, транспортировка делящихся материалов, обеспечение безопасности на всех переделах) в необходимом объеме, так как это является непременным условием дальнейшего успешного развития ядерной энергетики, заявляют МЭА и ЯЭА.
 
В «дорожной карте» также отмечаются потенциал снижения затрат на обогащение в случае успешной коммерциализации технологии лазерного разделения изотопов, а также тот факт, что инновационное «толерантное» (устойчивое к авариям) топливо может появиться только через несколько десятилетий.
 
Рекомендуемая стратегия обращения с ВАО (независимо от того, реализуется открытый или замкнутый ЯТЦ) — курс на его глубокое геологическое захоронение после определенного периода выдержки во временном хранилище. То есть в том случае, если страна уже развивает ядерную энергетику или планирует начать это делать в ближайшее время, судьба ВАО должна быть определена раз и навсегда, вариант «wait and see» («поживем — увидим») недопустим, категорически заявляют эксперты МЭА и ЯЭА.
 
Что касается вопросов обращения с ОЯТ, авторы «дорожной карты» рекомендуют сосредоточиться на исследовании дальнейшего повышения безопасности «сухих» хранилищ, не забывая и о передовых методах переработки облученного топлива, которые позволяют существенно сократить объем и токсичность высокорадиоактивных отходов, идущих в итоге на окончательное захоронение.
 

Вопросы вывода из ­эксплуатации

Как показывает практика, основная проблема при выводе АЭС из эксплуатации — нехватка финансирования необходимых работ. Поэтому, по мнению авторов доклада, уполномоченным правительственным органам следует выстроить такую систему отчисления средств в специальный фонд, которая способствовала бы накоплению в течение периода эксплуатации атомной станции суммы, достаточной для покрытия всех будущих издержек по выводу АЭС. При этом достаточность осуществляемых отчислений должна регулярно проверяться.
 
Операторы АЭС, со своей стороны, обязаны обеспечить осуществление работ по выводу максимально экономически эффективным способом, в срок и с соблюдением всех мер безопасности. Существующие технологии вывода из эксплуатации имеют потенциал дальнейшего совершенствования, который позволит уменьшить требуемые затраты на их реализацию.
 
Кроме того, в «дорожной карте» подчеркивается, что вновь разрабатываемые проекты сооружения атомных станций должны с самого начала в полной мере учитывать проблематику вывода из эксплуатации.
 
Сергей ПАНОВ

 

27.05.2015

Комментарии 0

Войдите или  зарегистрируйтесь, чтобы отправлять комментарии
Аналитика