Таким оригинальным способом атомное ведомство ещё раз подчеркнуло особую значимость принципиально нового проекта, реализация которого началась в уходящем году. Чем же он столь важен для России?
СТРАТЕГИЧЕСКИЙ ИНТЕРЕС
Судя по карте энергообеспечения России, централизованным электроснабжением охвачено всего около 40% территории страны. То есть, большая часть России – удалённые малонаселённые районы – перебиваются автономными источниками энергоснабжения. Но именно эти «задворки» представляют стратегическую ценность: как по сосредоточению запасов полезных ископаемых, так и в оборонном значении (базы подводного и надводного флота, станции слежения ПВО, военные аэродромы и т.д.). Поэтому огромные затраты по обеспечению этих закрытых и полузакрытых административно-территориальных образований ложатся на федеральный бюджет. По оценкам, завоз топлива и грузов в северные регионы ежегодно «облегчает» государственную казну на 3 млрд. руб.
В то же время, выработка доступных месторождений нефти и газа (на экспорте этого сырья, не будем лукавить, по-прежнему держится вся экономика России) вынуждает геологов и буровиков двигаться всё дальше на север. Ставки высоки, ситуация обостряется (не случаен и рейд глубоководного аппарата «Мир» с установкой российского флага на океанском дне). Но, чтобы разрабатывать шельфовые месторождения органического топлива, нужна энергия: а где её взять в условиях полярной ночи и свирепых морозов, в удалении от обитаемых районов?
Обстоятельства, близкие к критическим, вынудили обратить взор к атомным станциям малой мощности.
ОСНОВА ДЛЯ МАЛЫХ АЭС
Проекты малых АЭС появились в СССР ещё в 60-х – 70-х годах прошлого века. Пробовались разные модели – на базе гусеничных тягачей, автомобильных трейлеров, железнодорожных вагонов. Но все эти «ТЭС-3» и «Памиры» так и остались на уровне штучных опытных образцов: эпоха зарождения атомной энергетики ещё не обладала нужными технологиями для их успешного массового внедрения. В серию пошли только судовые реакторы, и уж здесь-то Советский Союз вырвался в лидеры. Помимо изобилия атомных подводных лодок, наша страна стала единственной в мире обладательницей атомного ледокольного флота. Потребность в нём была продиктована опять-таки географическим положением, сделавшим стратегически важной артерией Северный морской путь.
СССР-Россия является обладателем 9 атомных ледоколов (в хронологическом порядке: «Ленин», «Арктика», «Сибирь», «Россия», «Таймыр», «Советский Союз», «Вайгач», «Ямал», «50 лет Победы») и транспортного судна ледового класса «Севморпуть». Первый из этих ледоколов сегодня превращён в музей, ещё один находится на временной консервации, остальные исправно несут службу. Атомный лихтеровоз «Севморпуть» запланировано переоборудовать под более актуальную задачу: обеспечение буровой разведки шельфовых месторождений нефти и газа.
При нужде судовые атомные установки могут использоваться и для энергоснабжения прибрежных объектов. В 90-х годах, когда разразился энергетический кризис в Приморье, звучали предложения задействовать для спасения замерзающих городов атомные субмарины (был ли реализован этот проект – сведений найти не удалось). Но в качестве долговременной электростанции судовая установка не годится: она создавалась всё же для других целей, а её реконструкция потребует таких затрат, что проще на базе аналогичного реактора построить специализированную плавучую АЭС.
МИРОВОЙ ОПЫТ ПАЭС
Экспериментальный образец плавучей АЭС ещё полвека назад – также на заре атомной эры – попытались создать в США. В начале 60-х годов судно «Charles H. Cugle», постройки ещё времён Второй мировой войны, было реконструировано: на нём удалили ходовую установку и значительно расширили среднюю часть корпуса, вмонтировав туда ядерный энергоблок с опытным водо-водяным реактором МН-1А. Судно, превратившееся в баржу, получило новое название «Sturgis»
В 1967г. плавучая АЭС «Sturgis» прошла обкатку в Форт-Белвуаре (штат Вирджиния), а через год была отбуксирована в зону Панамского канала, где и эксплуатировалась до 1976г. Затем в районе Панамского канала были построены стационарные источники электроснабжения, по сравнению с которыми электроэнергия «Sturgis», естественно, оказалась неконкурентоспособной. Судно отправилось домой, но на обратном пути попало в ураган, после чего потребовалась промежуточная стоянка для ремонта. В 1977г. «Sturgis» вернулся в базу. Ядерное топливо из него было выгружено, плавучий энергоблок законсервирован, и «Sturgis» встал на финальную стоянку у реки Джеймс, вблизи Форт-Юстиса. Где и пребывает до сих пор в ожидании утилизации.
Несмотря на недостатки – экспериментальный образец реактора, отсутствие технологического опыта в атомной отрасли, использование старого и неприспособленного судна, реконструкция которого ухудшила его мореходные качества – эксплуатация «Sturgis» продемонстрировала возможность применения плавучих АЭС в тех местах, где им не могут составить конкуренцию наземные электростанции.
ВЫБОР ПРИОРИТЕТОВ
Международный конкурс на проект плавучей АЭС состоялся в Советском Союзе как раз накануне распада империи – в 1991г. Победу одержали отечественные проектировщики. Был даже составлен список размещения малых АЭС. Но его воплощению помешали политические и экономические катаклизмы.
К проекту вернулись спустя десятилетие. В 2002г. техпроект плавучего энергоблока был утверждён и прошёл экологическую экспертизу. В 2003 получил государственную лицензию. Но, как и при сооружении других энергоблоков АЭС, всё упиралось в отсутствие динамичного менеджера. И лишь приход в атомную отрасль Сергея Кириенко расшевелил «сонное царство», заставил двигаться экономические «шестерёнки» и финансовые «поршни».
Оценив мировой атомный рынок, Кириенко ухватил суть: спрос на реакторы малой и средней мощности превышает потребности в блоках-«миллионниках». Поэтому, чтобы занять достаточно крупную рыночную нишу, необходимо предложить потребителю всю «линейку» мощностей, от малых АЭС до гигантов. Плавучий же энергоблок оказался практически готов к внедрению. К тому же, в дополнение к стратегическим интересам России «на Северах» и запросам газовиков, такие блоки можно будет с успехом сдавать в пользование другим государствам.
К достоинствам такой АЭС был отнесён срок её строительства («ахиллесова пята» атомщиков), составляющий всего 4 года, а также перенесение основного объёма работ с «чистого поля» в заводские корпуса. Поэтому проект «плавучки» стал приоритетным.
ПЛАВУЧАЯ АЭС
Референтный энергоблок «Академик Ломоносов» был заложен 15 апреля 2007г. на стапелях «Севмаша» (Северодвинск, Архангельская обл.) Вступить в строй он должен в 2010г. После чего, продемонстрировав мировому сообществу его работоспособность, Россия может ожидать заказов из стран Азии, Африки и Ближнего Востока.
Закономерно, что реактор для плавучей АЭС выбирали из тех моделей, которые уже прошли долговременную обкатку в морских условиях.
На крупных ледоколах используется ОК-900, но он чрезмерно мощный для малой АЭС, в составе которой, по условиям бесперебойной выработки электроэнергии, должно быть установлено сразу два реактора. Имеется целое семейство реакторов подводных лодок, но их ещё предстоит дорабатывать для целей атомной энергетики.
Поэтому для первой серии «плавучек» был взят за основу морской реактор КЛТ-40. Он был разработан в 80-х годах для надводных судов, что отражено в названии реактора: «Контейнеровоз – Лихтер – Танкер». (Некоторые источники, впрочем, утверждают, что буква «Л» в аббревиатуре расшифровывается как «Ледокол». Однако использовать такой реактор могут лишь малые ледоколы, имеющие ограниченное применение в прибрежной зоне, а основное его предназначение – всё-таки транспортные суда). В России такие реакторы успешно работают на трёх судах: лихтеровозе ледового класса «Севморпуть» (1988г.), ледоколах с малой осадкой «Таймыр» (1989г.) и «Вайгач» (1990г.).
Плавучий энергоблок – это несамоходное судно «стоечного» типа (то есть, его основной эксплуатационный режим – долговременная стоянка у пирса), длиной порядка 140 м., шириной – 30 м., с высотой борта 10 м. и осадкой около 6 м. Оно подразделяется на жилую и технологическую часть.
Жилой сектор (в кормовой части судна) содержит помещения и оборудование для размещения персонала. Станцию будут обслуживать порядка 140 человек вахтовым методом – две вахты по 70 сотрудников. Каждая вахта подразделяется на смены (поскольку работа персонала – круглосуточная).
В технологической части – реакторное и турбинное отделения, а также вспомогательные помещения. В реакторном отделении (центральная часть судна) размещены два реактора КЛТ-40с, системы хранения и перегрузки топлива, хранилища отработанного ядерного топлива и радиоактивных отходов. В машинном отделении (носовая часть) – две паротурбинных установки ТК-35, позволяющих как вырабатывать электроэнергию, так и отбирать пар на теплофикационные нужды. Итого, мощность станции составляет 70 МВт (эл.), тепловая мощность – 300 МВт.
По проекту, в течение 4 лет энергоблок строится на заводе-изготовителе, ещё год занимает его буксировка к месту работы и пусконаладочные операции. Межремонтный интервал работы ПАЭС – 12 лет. Для эксплуатации в течение этого периода энергоблок оснащён 4-мя комплектами топлива для реакторов (перегрузка производится 1 раз в 3 года). Для этого и нужна двухреакторная схема: когда один отключается для перегрузки топлива или мелкого ремонта, второй продолжает снабжать энергией потребителей. Для питания во время переходных и аварийных режимов ПАЭС также снабжена источником энергии на органическом топливе.
По истечении 12 лет энергоблок буксируют обратно на завод для более крупного ремонта, замены топлива и выгрузки радиоактивных отходов. На эти работы отводится 1 год, после чего блок вновь приступает к работе. Итого, расчётный срок эксплуатации ПАЭС составляет 40 лет: три рабочих цикла по 12 лет с годичными перерывами на заводской ремонт.
Проектная стоимость сооружения одной ПАЭС составляет около 9,1 млрд. руб. Срок окупаемости эксперты оценивают по-разному: от 7 до 11 лет. В любом случае, станция будет применяться там, где она экономически рентабельна, и где завозные уголь и мазут делают электроэнергию воистину «золотой».
Сооружение первого плавучего энергоблока «Академик Ломоносов» на 80% финансирует концерн «Росэнергоатом», а на 20% – «Севмаш», для нужд которого и предназначена электроэнергия первой «плавучки». «Академик Ломоносов» будет эксплуатироваться здесь же, в Северодвинске. Его задача – как референтного блока – доказать на практике свою работоспособность, продемонстрировать все качества, заложенные конструкторами.
Всего же в период до 2015г. «Росэнергоатом» планирует построить флотилию из 6-7 ПАЭС. В том числе один из них – «резервно-подменный». Он заменит первый энергоблок, который отбуксируют для заводского ремонта. После чего отремонтированный блок заменит второй, и так далее – поочерёдно тасуя «плавучки», атомщики обеспечат бесперебойное электроснабжение потребителей. Отключаться энергия будет раз в 12 лет, на несколько часов: пока идут швартовые работы при замене одной «плавучки» на другую.
После Северодвинска плавучие АЭС должны появиться в Певеке (Чукотка) и Вилючинске (Камчатка). Например, в Певеке ПАЭС заменит выработавшую свой ресурс Чаунскую ТЭЦ. Дальнейшая география возможного применения «плавучек» в России обширна: Крайний Север, Восточная Сибирь, Дальний Восток. Потенциальный мировой рынок ещё шире: Китай, Индонезия, Таиланд, страны Африки и Ближнего Востока. Например, уже идёт переговорный процесс с африканским государством Кабо-Верде. Причём зарубежных клиентов интересует не только электрическая и тепловая энергия, но и возможность работы ПАЭС в блоке с опреснительной установкой: дефицит пресной воды является в этих странах одной из серьёзных проблем.
БРАТЬЯ МЕНЬШИЕ И БОЛЬШИЕ
Однако проектом «плавучки» с реакторами КЛТ-40с атомщики не ограничиваются. Есть немало регионов, где требуются станции меньшей мощности. Их потребности способен обеспечить другой плавучий энергоблок – с реакторами АБВ-6м, мощностью от 6 до 12 МВт (эл). Кроме меньшей мощности, такие «плавучки» обладают ещё и меньшей осадкой судна – а значит, их можно использовать не только на морском побережье, но и продвигать вглубь континента по крупным рекам. Существенно ниже и стоимость их сооружения – порядка 3 млрд. руб.
Первые такие ПАЭС должны появиться до 2015г. в Республике Саха (Якутия). Уже намечены перспективные площадки: Тикси, Усть-Куйга и Юрюнг-Хай. Предполагается, что будут построены 3 станции в составе 6 блоков: две двухблочные, одна – одноблочная, и один блок – подменный.
В дальнейших планах атомщиков – предложить потребителям и более мощные энергоблоки по 200-400 МВт на базе реакторов крупных подводных крейсеров.
ОЦЕНКА БЕЗОПАСНОСТИ ПАЭС
Первый вопрос – это, конечно, степень обогащения ядерного топлива. По правилам МАГАТЭ, чтобы совершать трансграничные операции с ядерными энергоустановками (а ведь ПАЭС планируется использовать в странах «третьего мира), уровень обогащения топлива не должен превышать 20%. В противном случае это топливо может быть использовано для создания ядерного оружия. У обычных судовых реакторов величина обогащения топлива составляет 40-50% – иначе невозможно обеспечить их компактность. Чтобы удовлетворить требованиям нераспространения, и в то же время сохранить уровень мощности реактора КЛТ-40, на нём пришлось увеличить активную зону. Впрочем, для «стоечной» ПАЭС вопрос габаритов не столь принципиален, как для мобильного морского судна.
Нередки нарекания критиков по поводу несамоходности судна. Однако для ПАЭС, которая почти всё время эксплуатации проводит у пирса, свой двигатель и не нужен. А обеспечить её буксировку на завод один раз в 12 лет проблем не составит. Если же подойти с точки зрения защиты от злоумышленников, то увидим ещё один плюс: несамоходное судно невозможно угнать.
Кстати, о физической защите. Обеспечить её на плавучем энергоблоке не сложнее, чем для наземной АЭС (где также действуют системы защиты от проникновения с акватории водохранилищ). Своя специфика, конечно, будет иметь место, но – в рамках уже отлаженной системы защиты атомных объектов.
Живучесть при воздействии внешних катаклизмов также учтена в проекте ПАЭС: станция способна выдержать землетрясение силой 7-8 баллов, ураганный ветер до 45 м/с, падение самолета типа «Як-40» (а «Боинги-747» над такими удалёнными районами, как правило, не летают).
Радиационная и ядерная безопасность ПАЭС обеспечивается тем, что все радиоактивные материалы, образующиеся в процессе эксплуатации и обслуживания реакторов, а также сборки с отработанным ядерным топливом в течение межремонтного периода не покидают пределов реакторного отделения – их удаляют с судна раз в 12 лет, на специализированной базе завода-изготовителя. Сами реакторы КЛТ-40с оснащены современными противоаварийными системами безопасности. Причём в них уже заложен пассивный (то есть, независимый от участия человека и автоматики) принцип срабатывания. По такому принципу сформированы, например система отвода остаточного тепловыделения реакторов при аварии, связанной с полным обесточением ПАЭС; система снижения давления в защитной оболочке реактора при максимальной проектной аварии; система внешнего охлаждения корпуса реактора в случае запроектной аварии, связанной с осушением и повреждением активной зоны; и т.д. Опыт Чернобыля придал разработчикам реакторов новое направление: обеспечивать безопасность ядерной установки при всех, даже самых невероятных авариях, вне зависимости от того, как при них будут действовать автоматика и оперативный персонал.
Предполагается, что плавучие энергоблоки займут серьёзную рыночную нишу и достаточно быстро обеспечат приток средств на дальнейшее развитие атомной энергетики России.
