Риски и возможности применения малых модульных атомных реакторов при освоении нефтегазовых ресурсов Арктики

06.05.2024, 22:19 Автор: Гайт Михаил Адамович

Закрыть настройки

Показано 1 из 2 страниц

1 2


Риски и возможности применения малых модульных атомных реакторов при освоении нефтегазовых ресурсов Арктики
       
       
       Полаева Гозель Байгельдыевна
       кандидат экономических наук, доцент кафедры стратегического управ-ления топливно-энергетическим комплексом, РГУ нефти и газа (НИУ) имени И.М. Губкина, gozel_polayeva@mail.ru
       
       Гайт Михаил Адамович
       аспирант, факультет международного энергетического бизнеса Рос-сийского государственного университета нефти и газа (национального исследовательскогоуниверситета)имениИ.М.Губкина, mgayt0910@gmail.com
       
       Россия рассматривает Арктику как стратегический регион развития, понимая, что льды и снега арктического региона скрывают до пятой части нефтяных иболее половины газовых национальных запасов (6% и 24% от мировых запасов нефти и природного газа соответственно), месторождения золота и серебра, редких металлов (платины, палла-дия, титана, никеля, цинка, кобальта, свинца, циркония, меди и воль-фрама), угля и других полезных ископаемых. Однако сложные клима-тические условия, отдаленность от крупных промышленных центров, отсутствие развитой транспортной, энергетической и иной инфра-структуры делает освоение Арктики сложной задачей. Энергообеспе-чение региона играет в вопросе его развития одну из ведущих ролей. Атомная энергетика широко применялась при освоении Арктики еще в период СССР, на современном этапе можно утверждать, что Россия имеет достаточнотехнологий и опыта для применения малых модульных атомных реакторов, что может существенно облегчитьдоступ уда-ленных регионов к теплу и электроэнергии.
       Ключевые слова: Арктика, малые модульные атомные реакторы, атомные ледоколы, плавучие атомные станции, нефтегазовые ресурсы
       
       
       Россия обладает самой большой территорией арктического побережья, с самой длинной арктической береговой линией, на российской территории Арктики проживает до 40% населе-ния арктической зоны. При этом большая часть арктической территории не имеет доступа к системе централизованного энергоснабжения, используя автономные дизельные и уголь-ные электростанции, а также действующие атомные электро-станции (АЭС). Эффективность крупных АЭС остается доста-точновысокой, но построены они ещев период СССР,требуют серьезной модернизации и не могут полностью решить про-блему энергоснабжения региона.
       На территории России в арктической зоне располагается 3 АЭС, 4 энергоблока находятся на Кольском полуострове, срок эксплуатации которых был продлен в результате модерниза-ции до 2041-2044 гг.
       В восточной части Арктики располагается Билибинская АЭС, которая должна закрыться к 2025 году, ее заменит пер-вая в мире плавучая АЭС «Академик Ломоносов». В средне-срочном периоде панируется новое строительство плавучих электростанций для удовлетворения нужд удаленных регио-нов, в том числе на Камчатке, а также запуск первого малого модульного атомного реактора в Усть-Куйге в Якутии 1, 2.
       Россия является мировым лидером в атомной энергетике. Помимо действующих истроящихся в различных странах мира АЭС по российским проектам, РФ является единственной страной в мире, которая разрабатывает, строит и эксплуати-рует атомные ледоколы 3, 4. Атомные ледоколы необходимы для реализации российской стратегии по освоению Северного Морского Пути (СМП), они позволяют преодолевать толстые арктические льды, что не под силу обычным ледоколам. Ос-новное преимущество атомных ледоколов заключается в дли-тельном запасе хода без дозаправки (в течении нескольких месяцев). На настоящий момент атомный флот России вклю-чает два крупных ледокола «Ямал» и «50 лет Победы», мощ-ностью 50 МВТ каждый, а также атомный ледокол «Арктика» мощностью 60 Мвт. Также у России имеется несколько кораб-лей поменьше, мощностью 35 МВТ («Таймыр», «Вайгач») и один контейнеровоз «СЕВМОРПУТЬ» мощностью 30 МВТ. В процессе разработки находится новый класс атомных ледоко-лов, чья мощность будет достигать 120 МВт. Ожидалось, что новые корабли класса «Лидер» могут быть спущены на воду в 2027 году, однако скорее всего сроки будут пролонгированы.
       Малые модульные реакторы (SMR) обычно классифици-руют как ядерные реакторы с выходной мощностью от 10 до 300 МВт. SMR обладают рядом технических особенностей, ко-торые снижают риски строительства и приводят к потенциаль-ному сокращению как затрат на сооружение, так и сроков по-ставки. Конструкции с выходной мощностью менее 10 МВт – часто для полуавтономной работы – относят к микромодуль-ным реакторам (MMR) 5.
       Поданным Международного агентства поатомнойэнергии (МАГАТЭ), в настоящее время в мире разрабатывается около 70 SMR, что на 40% больше, чем в 2018 году. Хотя термин “SMR” был принят во всем мире для обозначения всех кон-струкций малых реакторов, между основными типами разраба-тываемых SMR сохраняются существенные различия 5, 6.
       Например, в конструкциях SMR используются различные охлаждающие жидкости и виды топлива, они имеют разные
       
       
       
       уровни технологической готовности (TRLS) и уровни готовно-сти к лицензированию (LRLS).
       Установки SMR тоже отличаются, так как могут использо-ваться различные конфигурации, начиная от одноблочных установок и многомодульных установок до мобильных энерго-установок, таких как плавучие (т.е. монтируемые на барже) установки. Степень модульности также варьируется в зависи-мости от конструкции.
       Наиболее практичные концепции SMR представляют со-бой эволюционные варианты реакторов на легкой воде поко-ленияIIипоколенияIII/III+(LWR-SMRS),работающих повсему миру, базирующихся на многолетний опыт эксплуатации и ре-гулирования 7.
       Подобные варианты составляют приблизительно 50% раз-рабатываемых проектов SMR. Остальные SMR соответствуют реакторам IV поколения (Gen IV SMR), которые используют альтернативные охлаждающие жидкости (например, жидкий металл, газ или расплавленные соли), усовершенствованное топливо и инновационные конфигурации систем. Хотя про-екты, основанные на поколении IV, не имеют такого же уровня опыта в эксплуатации и регулировании, как у LWR, и в некото-рых областях для них все еще необходимы дополнительные исследования, они используют накопленный опыт предыду-щих поколений реакторов 5-7.
       Главное преимущество SMR заключается в его стоимости и гибких возможностях размещения. Недостатком технологии SMR являетсянедостаточнаямассовость применения.Длябо-лее активного и массового внедрения проекты SMR должны демонстрировать ускоренные кривые обучения за счет более высокой степени модульности, упрощения и стандартизации по сравнению с более крупнымиядерными реакторами. Завод-ское изготовление также обеспечивает среду усиленного кон-троля качества, которая может снизить риски при строитель-стве, способствовать обучению и обеспечитьвнедрениеновых технологий производства.
       В то же время меньший размер и прогнозируемо более ко-роткие сроки поставки могут серьезным образом снизить пер-воначальные потребности в инвестициях для SMR по сравне-нию с болеекрупными реакторами.SMRмогутбытьпостроены в заводских условиях и доставлены на место установки, что делает их более экономичными в отличие от традиционных реакторов. Результатом является снижение финансовых рис-ков для потенциальных клиентови инвесторов, что может сде-лать SMRS более доступным вариантом. Другие аспекты, по-вышающие привлекательность ценового предложения SMR, связаны с гибкостью SMR проектов, облегчая таким образом доступ к энергии в регионах и секторах, где использование крупных атомных электростанций ограничено или затруднено, что особенно актуально при освоении удаленных регионов России, в том числе арктической зоны.
       Плавучие атомные электростанции. В ранних стратегиях Росатома 1, 3 было запланировано строительство около восьми плавучих АЭС (ПАТЭС) к 2015 году мощностью около 35 МВТ с использованием ядерного реактора KLT-40S (Рису-нок 1).
       Перваяиз них должна была быть построенаи затем задей-ствована в Северодвинске с планируемым завершением в 2010году,нопланы серьезным образом изменились. Решение о создании серии реакторов планировалось принять в 2014 году, когда ожидалось, что первый из них будет близок к вводу в эксплуатацию. Росэнергоатом подписал соглашение с ОАО «Кировский завод» о строительстве дополнительных энерго-блоков, и предполагалось, что дочернее предприятие «Киров Энергомаш» будетосновным неядерным подрядчиком по этим работам.
       
       
       
       
       
       
       
       
       
       
       
       
       
       
       Рисунок 1 – Территории потенциального размещения плавучих атомных установок в Арктике 1
       
       Первый проект ПАТЭС «Академик Ломоносов» был зало-жен еще в 2007 году, однако в 2008 году Росатом передал кон-тракт на строительство платформы верфи «Балтийский за-вод» ипроектстартовал заново.Верфь ужеимелаопыт встро-ительстве атомных ледоколов и начала закладку нового про-екта киля корабля в 2009 году. Стоимость проекта оценили в 9,98 млрд рублей. Корпус был спущен на воду в 2009 году, в 2013 году к нему были добавлены два реактора KLT-40S.
       ПАТЭС «Академик Ломоносов» оснащена KLT-40S — это версия ледокольногореакторадля плавучих атомных электро-станций, который работает на низкообогащенном уране (<20%) и, следовательно, имеет большую активную зону и бо-лее короткий интервал дозаправки: 3-4,5 года. Срок эксплуа-тации составляет 40 лет.
       Первоначально предполагалось использование данной плавучей АЭС в обеспечении военно-морской базы на Кам-чатке, однако за время строительства планы размещения ПАТЭС изменились, дополнительной проблемой стала непла-тежеспособность верфи в 2011 году. Какое-то время процесс строительства проекта остановился из-за отсутствия финан-сирования (выделенные на строительство средства исчезли). Проект продолжил свое существование после переподписа-ния контракта на строительство с компаний-наследником предприятия. Стоимость завершения строительства ПАТЭС тогда оценивалась в 7,631 млрд рублей (248 млн долларов).
       В2015 году Росатом заключил соглашение с Чукотским ав-тономным округом о развитии энергетического кластера, в рамках которого предполагалось размещение ПАТЭС в Пе-веке возле Чаун-Билибинского энергоузла. Певек на полуост-рове Чукотка в Чаунском районе - как место размещения ПАТЭС «Академик Ломоносов» - изначально рассматривался как потенциальное место для размещения второй плавучей АЭС, с целью замещения Билибинской АЭСиТЭС.Однако по-сле 2012 года план был скорректирован. Береговые сооруже-ния для интеграции плавучей АЭС были построены в 2016-2017 гг.
       Первыеиспытания были произведены в 2016 году,а в 2018 году судно совершило свое первое плавание, произвело за-грузку топлива, в коммерческую эксплуатацию судно вступило только в 2020 году.
       ПАТЭС была подключена в 2020 году к региональной сети тепло- и водоснабжения. полностью наладить производство и технологическое теплоснабжение удалось к 2021 году.
       Столь детальное рассмотрение процесса сооружения пер-вой ПАТЭС необходимо для понимания рисков строительства столь технологически сложных и финансово затратных проек-тов.
       
       
       
       
       
       
       Общие сметные затраты увеличились до 37 миллиардов рублей (740 миллионов долларов), Правительство выделило 5 миллиардов рублей в течение 2016-2020 гг. Сама пилотная ПАТЭС обходится "Росэнергоатому"в21,5миллиардарублей, ожидается, что стоимость второй ПАТЭС составит около 18 миллиардов рублей 8. Для оценки эффективности столь зна-чительных финансовых вложений стоит отметить, что ПАТЭС «Академик Ломоносов» с момента включения в сеть до де-кабря 2023 г. выдала в изолированную сеть Чаун-Билибин-ского энергоузла порядка 722 млн кВт · ч электроэнергии, что достаточно для энергоснабжения Чукотки в течение года 9.
       Росатом разработал целуюгруппупроектовдля Якутии 3. Изначально планировалась дорожная карта размещения ПАТЭС, но она так и не увидела свет. Велись переговоры с правительством республики о постройке плавучих электро-станций с реактором ABV-6 меньшего размера. Предполага-лось, что данный мобильные АЭС будут использованы для обеспечения энергией разработки месторождений Газпрома на шельфе, Кольском полуостровеи полуостровеЯмал. Пред-полагается, что использование ПАТЭС позволит существенно сократить затраты на обеспечение закупок и поставок альтер-нативных энергоресурсов.
       В 2017 году Росатом представил проект строительства ПАТЭС второго поколения, которые будут использовать моди-фицированные версии ректоров новейших ледоколов. Также проект сменил свое название на оптимизированный плавучий энергоблок. Новые реакторы обладают большей мощностью -около 50 МВТ, они легче и обеспечивают значительно боль-шую автономность работы платформ, требуя дозаправки только раз в 10 лет. Ориентировочные сроки эксплуатации но-вого поколения плавучих АЭС должны составить от 40 до 60 лет.
       В сентябре 2021 года дочернее предприятие Росатома ФГУП "Атомфлот" и дочернее предприятие KAZ Minerals ООО "ГДК Баимская" подписали соглашение на поставку электро-энергии от четырех плавучих платформ мощностью 106 МВт. Росатом заявил о планах по строительству и размещению 3 таких плавучих энергоблоков в районе мыса Наглойнин, для обеспечения энергией располагающихся неподалёку проектов добычи меди уже с 2028 года. Росатом должен будет вложить в этот проект около 150 млрд рублей, а ожидаемая итоговая стоимость электроэнергии должна будет составить около 6,45 рублей за кВтч (?8 / кВтч).
       В сентябре 2021 года "Росатом" заключил контракт с ком-панией Wison (Наньтун) на сумму 226 миллионов долларов. Heavy Industries в Китае закупит первые два корпуса барж гру-зоподъемностью 19 100 тонн, которые будут поставлены в 2024 году, на эти корабли должны будут установлены россий-ские реакторы.
       С 2014 года Росатом сотрудничает с Китайским управле-нием по атомной энергии для строительства схожих установок у побережья Китая. Для строительства китайских платформ также будут использованы российские реакторы, скорее всего речь идет о реакторах KLT-40S. За почти десятилетнюю исто-рию соглашение не привело к существенным результатам и возможно будет заморожено.
       АО «НИКИЭТ» – один из крупнейших в России ядерных конструкторских и научно-исследовательских центров, специ-ализирующихся на реакторных технологиях. 10 Разработан-ный центром небольшой российский интегральный PWR ABV-6M имеет тепловую мощность 16-45 МВт. Проект, известный как Волноломская ПАТЭС, состоит из 2х реакторов (всего 12 МВт), установленных на97-метровой барже,водоизмещением 8700 тонн, плюс вторая баржа для обратного осмотического опреснения (более 40 000 м3 питьевой воды в день).
       
       Помимо ПАТЭС, НИКИЭТ разрабатывает проект подвод-ной электростанции, которая будет располагаться на морском дне и обеспечивать электроэнергией разработку месторожде-ний нефти и газа в Арктике. НИКИЭТ предложил использовать ее для реализации проекта Павловского свинцово-цинкового рудника стоимостью 100 млрд рублей на севере Новой Земли.
       Особыйинтерес представляетпроект атомной станции ма-лой мощности (АСММ), разрабатываемый Центром 10. НИ-КИЭТ заключил договор с Госкорпорацией «Росатом» на раз-работку технического проекта реакторной установки ШЕЛЬФ-М для созданияиобоснования безопасности АСММ.Тепловая мощность реактора ~ 35 МВт, что позволит обеспечить гене-рациюдо10 МВтэлектрической энергии. Срокслужбыстанции – 60 лет, на одной загрузке топлива реактор работает около восьми лет.

Показано 1 из 2 страниц

1 2