Индия: с миру по станции

15.10.13 11:38

Уверенный старт индийского атома

Среди азиатских стран Индия одной из первых пришла к необходимости создания атомной энергетики. Уголь, добываемый на территории государства, весьма низкого качества, поэтому его сжигание на электростанциях приводит к большому загрязнению окружающей среды, а отчуждение огромных территорий под золоотвалы недопустимо в густонаселенной стране. Атомная энергетика лишена двух этих важнейших недостатков. В 1948 г., в целях формирования новой отрасли, в Индии была создана Комиссия по ядерной энергии.

Ввиду ограниченности отечественных запасов урана, в начале 1950-х гг. основатель индийской атомной отрасли физик Хоми Бхабха разработал гениальную стратегию. Согласно ей, на первом этапе используются реакторы на тепловых нейтронах, потребляющие традиционное урановое топливо. На втором этапе главенствующую роль должны занять реакторы на быстрых нейтронах и уран-плутониевом топливе. На третьем этапе основу атомной энергетики составят реакторы на ториевом топливе. Запасы тория в Индии, по разным оценкам, составляют от 225 до 518 тыс. т, то есть примерно треть мировых запасов этого вещества.

Успешному старту атомной энергетики Индии поспособствовал «План Коломбо», согласно которому Великобритания и ее доминионы (Канада, Австралия, Новая Зеландия) обязались предоставлять техническую помощь менее развитым членам Британского содружества — Индии, Пакистану, Цейлону.

В 1956 г. в Индии был введен в работу первый азиатский исследовательский реактор APSARA, изготовленный в Великобритании. Затем, также согласно «Плану Коломбо», Канада поставила Индии тяжеловодный реактор CIRUS (введен в работу в 1960 г.), причем индийские специалисты принимали непосредственное участие в его проектировании, изготовлении, строительстве. Это позволило Индии овладеть технологией производства таких реакторов и впоследствии уже самостоятельно начать создание энергетических тяжеловодных реакторов PHWR малой и средней мощности.

В 1969 г. в Индии появилась первая атомная станция: введены в работу два энергоблока АЭС «Тарапур» с легководными кипящими реакторами типа BWR производства компании «General Electric» (США) с номинальной мощностью энергоблоков по 210 МВт. Эти, как ныне принято говорить, реакторы «фукусимского типа» продолжают работать в Индии уже пятый десяток лет. Правда, они подверглись существенной модернизации и работают в настоящее время на сниженном уровне электрической мощности 150 МВт.

Кстати, Фукусимская авария, произошедшая в марте 2011 г., никак не повлияла на темпы развития атомной энергетики Индии: уже в июне 2011 г. здесь началось строительство нового энергоблока № 7 АЭС «Раджастан» с реактором PHWR-700.

 

АЭС «Куданкулам»

 

Мирный атом сегодня

Сегодня в Индии действуют 20 атомных энергоблоков на шести АЭС: «Тарапур», «Раджастан», «Калпаккам» («Мадрас»), «Кайга», «Нарора», «Какрапар». За исключением двух кипящих реакторов BWR американского производства, все остальные относятся к тяжеловодным реакторам PHWR (подобие канадского CANDU) преимущественно собственного производства, малой и средней электрической мощности от 100 до 540 МВт. Кстати, индийцы утверждают, что в силу географических и экономических особенностей именно такая линейка мощностей до сих пор наиболее востребована во многих странах азиатского региона, и даже высказывают намерения экспортировать реакторы PHWR-220 соседним странам — Малайзии, Индонезии, Таиланду, Камбодже, Вьетнаму.

Еще 6 энергоблоков АЭС находятся в процессе строительства: уже прошедший стадию физического пуска реактора энергоблок № 1 и практически достроенный энергоблок № 2 АЭС «Куданкулам» с российскими легководными реакторами ВВЭР-1000, энергоблоки №№ 7 и 8 АЭС «Раджастан» и энергоблоки №№ 3 и 4 АЭС «Какрапар» с индийскими тяжеловодными реакторами PHWR-700.

Суммарная мощность ныне действующих АЭС Индии (порядка 4,8 ГВт) составляет лишь 3% в общем объеме производства электроэнергии в стране, однако к 2032 г. запланировано ее повышение до 30%. Для этого предполагается действовать по нескольким направлениям.

Энергоблок № 4 АЭС «Кайга», включенный в энергосистему в 2011 г., стал последним из серии тяжеловодных реакторов малой мощности PHWR-220 на территории страны. В ближайшей перспективе Ядерная энергетическая корпорация Индии (NPCIL — Nuclear power corporation of India limited) намерена строить отечественные тяжеловодные реакторы мощностью 700 МВт, а также зарубежные легководные реакторы. Причем для ускорения процесса наращивания атомных мощностей индусы готовы предоставить новые площадки для строительства АЭС всем странам, лидирующим в этой сфере.

Так, Россия уже построила два энергоблока АЭС «Куданкулам» с реакторами ВВЭР-1000 и получила согласование строительства еще двух энергоблоков на этой площадке. После завершения этого строительства рассматривается возможность сооружения Россией новой АЭС «Харипур». Франция достигла договоренности о строительстве шестиблочной АЭС «Джайтапур» с реакторами EPR-1600 — сейчас уже ведутся переговоры о выкупе земель у нынешних собственников, которые идут весьма трудно из-за разногласий по сумме выкупа. Американским концернам «Westinghouse» и «General Electric/Hitachi» предполагается выделить площадки под АЭС «Гуджарат», «Андра-Прадеш», «Коввада», рассматриваемые типы реакторов — AP-1000, ABWR, ESBWR. Возвращение на индийский атомный рынок предполагает и Канада.

Однако к подобным радужным перспективам индийский атом пришел совсем недавно, после многолетней международной изоляции, вызванной военной программой.

 

АЭС «Калпаккам»

 

Военная помеха

В 1964 г. ЦРУ США установило, что Индия обладает всеми технологическими возможностями для быстрого создания ядерного оружия. Индийское правительство оправдывало свои действия растущей военной угрозой со стороны Китая (так же, как несколько десятилетий спустя — со стороны Пакистана). В 1974 г. на полигоне «Похран» прошли успешные испытания индийской атомной бомбы.

В ответ на появление нового члена «ядерного клуба» США инициировали создание международной Группы ядерных поставщиков (ГЯП), в которую изначально вошли страны, обладающие полным ядерным циклом военного и мирного направления. Главной задачей ГЯП стал контроль экспорта ядерных материалов и технологий в страны, близко подошедшие к возможности создания ядерного оружия, для недопущения поставок, которые могут быть использованы в военных целях.

СССР игнорировал ГЯП, поскольку она была создана американцами, и ее статус не был прописан в Договоре о нераспространении ядерного оружия. Это, кстати, сыграло позитивную роль в истории создания АЭС «Куданкулам».

Однако западные страны с самого начала поддержали ГЯП. Тем более что в 1998 г. Индия провела уже целую серию ядерных испытаний «Похран-II», взорвав, по некоторым оценкам, четыре атомных бомбы и одну термоядерную.

Международная блокада нанесла сокрушительный удар по топливообеспечению индийских АЭС. Обладая небольшими запасами урана и, соответственно, ограниченным объемом производства топлива, Индия эксплуатировала значительные мощности АЭС, при этом сокращая сроки строительства новых энергоблоков и повышая КИУМ на действующих. В результате быстрого превышения возможностей собственной фабрикации топлива и возникшего топливного дефицита, в некоторые периоды приходилось останавливать порядка 6 энергоблоков АЭС, а остальные разгружать до 50–70 % от номинальной мощности, а также откладывать пуск новых энергоблоков.

Согласно второму этапу стратегии Хоми Бхабха, Индия в недалеком будущем должна перейти на быстрые реакторы с уран-плутониевым топливом, и тогда зависимость от запасов урана существенно снизится. Однако пока без импортного урана индийским АЭС не обойтись. И вдруг США, которые в свое время стали инициатором создания ГЯП для атомной блокады Индии, теперь выступили главным помощником в снятии этой блокады. Причина метаморфозы в стиле «инверсионного Тараса Бульбы» — сугубо экономическая: Индия открыла огромный рынок по строительству атомных энергоблоков, а американские атомные корпорации нуждались в новых заказах.

 

Строительство реактора на быстрых нейтронах PFBR (фото 2009 г.)

 

В итоге политических консультаций был найден простой и изящный выход: Индия разделяет свои атомные энергоблоки на реакторы двойного назначения (участвующие в военных программах) и мирные, и ставит мирные под контроль и гарантии МАГАТЭ, а также объявляет все новые строящиеся реакторы мирными и также подпадающими под гарантии МАГАТЭ. В стратегическом военном секторе Индии остались два энергоблока АЭС «Калпаккам» («Мадрас»), четыре энергоблока АЭС «Кайга» и два энергоблока АЭС «Тарапур».

Это решение породило удивительный политический парадокс. ГЯП, обязанная своим возникновением именно проблеме Индии, теперь сосредоточится на Пакистане и Израиле, в отношении которых снятие международных ограничений не предусмотрено — очевидно, потому, что они не предоставляют такой обширный рынок для зарубежных корпораций-экспортеров АЭС. Индия же получила доступ к импортному ядерному топливу и теперь имеет возможность использовать собственные запасы урана в исключительно военных целях. Также невозможно защитить современные технологии поставок для мирных реакторов от копирования и использования этих копий для военных нужд.

Впрочем, продвигая собственные интересы, американцы попутно открыли емкий индийский рынок и для других стран: с 2008 г., когда ГЯП отменила ограничения на поставки в Индию ядерных технологий и материалов, контакты с Индией резко активизировали Россия, Франция, Великобритания, Канада, Казахстан, Южная Корея, Намибия и Монголия.

Стремясь закрепиться на перспективном рынке, ведущие страны предлагают Индии заманчивые условия. Так, первая очередь АЭС «Куданкулам» сооружается с помощью российского кредита на 1,6 млрд. долларов, который будет выплачен за 15 лет коммерческой эксплуатации энергоблоков. Кредит для будущей АЭС «Джайтапур» готова предоставить Франция. Американские корпорации намерены заинтересовать индусов выгодными заказами на машиностроительную продукцию, причем не только для индийских АЭС, но и для мирового рынка.

Таким образом, благодаря открывшемуся международному сотрудничеству Индия получила необходимую базу для интенсивного наращивания мощностей атомной энергетики с перспективой достичь суммарных 63 ГВт к 2032 г.

 

План действующего энергоблока АЭС «Кайга»

 

«Куданкулам»: через тернии к пуску

Первый шаг к сооружению АЭС «Куданкулам» сделал Михаил Горбачев: поскольку Советский Союз откровенно игнорировал решения проамериканской ГЯП, президент СССР и индийский премьер Раджив Ганди 20 ноября 1988 г. подписали соглашение о строительстве «под ключ» двух энергоблоков с реакторами ВВЭР-1000 на площадке в Куданкуламе.

К сожалению, распад СССР и последовавшее десятилетие экономических катаклизмов отсрочили реализацию этого соглашения. 21 июня 1998 г., уже в годы правления Бориса Ельцина, Россия и Индия подписали дополнения к этому соглашению. Строительство АЭС «Куданкулам» в южном индийском штате Тамилнад началось в 2002 г. под управлением ЗАО «Атомстройэкспорт».

Проект АЭС «Куданкулам» с реакторами ВВЭР-1000 современного типа В-412 относится к международному классу усовершенствованных легководных реакторов APWR третьего поколения, однако примененные в нем новые технические решения приблизили его к четвертому поколению. Россия обеспечивает проектирование и рабочую документацию, авторский надзор, поставку оборудования и материалов, техническую поддержку на всех этапах сооружения, подготовку персонала. Монтаж, наладку и ввод в эксплуатацию осуществляет индийская сторона под контролем России.

В дополнение к традиционным активным системам безопасности в проекте реализован целый ряд систем пассивного принципа, обеспечивающих безопасность реактора с помощью законов природы, без участия человека или автоматики. Среди них — системы пассивного отвода тепла от реакторной установки, ловушка расплава активной зоны, пассивная система быстрого ввода бора высокого давления, дополнительные емкости, обеспечивающие пассивным способом долговременную подачу борированной воды в реактор, система пассивной фильтрации межоболочечного пространства (реактор имеет двойную локализующую и защитную оболочку). С учетом местных условий, воплощены даже такие экзотические принципы, как закрытый водозабор технической воды (по сути, скрытый в морском волноломе) и система рыбозащиты, которая позволяет сохранить жизнь 95% морских обитателей из числа попадающих в водозабор.

К сожалению, воплощая амбициозную программу развития атомной энергетики, власти Индии мало заботятся о формировании общественного мнения. По словам местного жителя в интервью одному из зарубежных изданий, власти государства и штата перекладывают эту функцию друг на друга, а в результате неосведомленные люди становятся легким инструментом влияния со стороны ангажированных общественных организаций (поскольку борьба мировых корпораций за перспективнейший индийский рынок идет нешуточная). Так, сооружение «Куданкулама» сопровождалось многочисленными акциями протеста: и дорогу к АЭС перекрывали, останавливая подвоз грузов и персонала, и на лодках с моря блокировали, и цепочкой по пояс в морской воде стояли... Численность демонстраций протеста порою составляла сотни и тысячи человек. Помешать загрузке ядерного топлива и физическому пуску реактора первого энергоблока пытались даже через Верховный суд Индии. Общественные протесты в совокупности с задержками индийских строителей и монтажников, не имеющих опыта сооружения АЭС с легководными реакторами, затянули процесс строительства станции. Тем не менее, 13 июля 2013 г. физический пуск первого реактора состоялся. После стандартных процедур определения физических характеристик и проведения испытаний энергоблок будет готов к включению в энергосистему.

 

Простые индусы — заложники в битве корпораций за контракты

 

Уже достигнуто соглашение о строительстве третьего и четвертого энергоблоков АЭС «Куданкулам». Россия намеревалась предложить новый тип реакторов ВВЭР-1200 проекта «АЭС-2006». Однако, судя по всему, индусы предпочитают принцип «одна площадка — одна технология», поэтому следует ожидать в Куданкуламе появление еще двух ВВЭР-1000.

Дискуссионным юридическим вопросом между Индией и Россией является распределение ответственности. В ту пору, когда подписывались все соглашения по строительству АЭС «Куданкулам», полную и абсолютную ответственность в случае ядерного ущерба несла эксплуатирующая организация — то есть, индийская сторона. Однако в 2010 г. в Индии был принят новый закон о гражданской ответственности за ядерный ущерб, который дает право оператору перекладывать часть ответственности на поставщика оборудования и инжиниринговых услуг. Поскольку на референтном энергоблоке с многократно апробированными технологией и оборудованием к какому-либо ущербу может привести разве что совокупность грубейших ошибок в эксплуатации, данный вопрос находится в процессе межгосударственного обсуждения.

 

Быстрым шагом — к быстрым нейтронам

Одновременно с наращиванием мощностей на тепловых реакторах Индия успешно реализует переход ко второму этапу своей стратегии — энергетике на быстрых реакторах. Сегодня мировым лидером в технологии реакторов на быстрых нейтронах является Россия. Однако индусы поставили перед собой цель в среднесрочной перспективе потеснить ее на этом пьедестале.

Исследовательский быстрый реактор FBTR вступил в строй в 1985 г. В 2010 г. расчетный срок его эксплуатации был продлен до 2030 г., хотя и на ограниченном до 50 % уровне мощности. За весь период работы на этом реакторе проведено огромное количество исследований по разным видам топлива и конструкционных материалов. Инцидентов же было всего два: утечка 100 кг натрия и механическое повреждение одной тепловыделяющей сборки в активной зоне. Благодаря успешной эксплуатации FBTR индусы однозначно определились с выбором жидкометаллического теплоносителя для более мощных быстрых реакторов: это будет натрий. Хотя в рамках научной концепции изучается также свинцово-висмутовый сплав, но речь о его промышленном внедрении не идет.

FBTR работает на карбидном уран-плутониевом топливе, которое достаточно экзотично для других стран-владельцев быстрых реакторов. Тем не менее, индусы научились не только безупречно использовать, но и эффективно перерабатывать его после извлечения из реактора.

Кроме того, Индия достаточно глубоко освоила применение оксидного уран-плутониевого МОХ-топлива, которое планируется для использования на всех типах реакторов. Для быстрых реакторов МОХ-топливо станет основным на ближайшие два десятилетия, и переход от него к металлическому (плотному) уран-плутониевому топливу произойдет лишь тогда, когда Индия прочно укрепится в сфере быстрых реакторов и перейдет к широкомасштабной быстрой энергетике. Тем не менее, исследовательские работы по металлическому (плотному) уран-плутониевому топливу для быстрых реакторов нового поколения начинаются на реакторе FBTR уже в настоящее время.

Следующий образец быстрых реакторов — опытно-демонстрационный PFBR с электрической мощностью энергоблока в 500 МВт — находится в завершающей стадии сооружения на АЭС «Калпаккам». Его пуск, планировавшийся на 2011 г., был перенесен на 2013-й: в индийском атомном ведомстве поясняют, что страна развивает эту технологию целиком собственными силами, поэтому ситуативно обусловленные сдвиги сроков вполне возможны и не критичны.

 

АЭС «Куданкулам»

 

PFBR-500 будет использовать натриевый теплоноситель и оксидное уран-плутониевое МОХ-топливо. В нем предусмотрены современные принципы безопасности: например, пассивная 4-петлевая система отвода остаточного тепловыделения.

Однако PFBR-500 послужит лишь переходным этапом к коммерческим реакторам CFBR-500. Они должны достигнуть экономической конкурентоспособности с традиционными серийными типами реакторов — за счет снижения материалоемкости оборудования (новые материалы для оболочек твэлов и кассет радиальной защиты, меньшее количество парогенераторов и т.д.). Кроме того, на них будут улучшены принципы безопасности: так, система очистки натрия 1-го контура, располагающаяся ныне вне корпуса реактора, будет убрана внутрь, что полностью исключит даже гипотетическую возможность выхода натрия 1-го контура за пределы реакторной установки. Будут усовершенствованы системы приводов управления и защиты, внутриреакторного контроля, обращения с топливом и т.д. В период до 2023 г. планируется построить малую серию из шести реакторов CFBR-500 (два из которых появятся на той же АЭС «Калппаккам»).

А следующим этапом станут более мощные 1000-мегаваттные энергоблоки с натриевыми реакторами на быстрых нейтронах, для которых проектным станет уже не оксидное, а металлическое (плотное) уран-плутониевое топливо. Первый такой энергоблок должен войти в строй к 2032 г.

Насколько будут выдержаны установленные индийцами сроки в промышленном внедрении быстрых реакторов — сказать сложно, однако на сегодня их успехи в этой сфере неоспоримы. Россия, которая также развивает технологию быстрых натриевых реакторов, выступила с предложением к Индии о сотрудничестве в данном направлении атомной энергетики.

 

Курсом на торий

Конечным этапом индийской ядерной стратегии станет широкомасштабный переход атомной энергетики на ториевое топливо. Тем самым Индия перейдет на полную самообеспеченность топливом с использованием собственных колоссальных запасов тория.

Задел этому положен уже сейчас: в 2012 г. правительство Индии дало разрешение на строительство первого в мире экспериментального ториевого реактора AHWR-300 (Advanced Heavy Water Reactor). Он представляет собой модифицированный тяжеловодный реактор, использующий канальную конструкцию и обычную воду в качестве теплоносителя. Замедлителем служит тяжелая вода, которая находится в отдельных от теплоносителя каналах.

Испытания нового вида топлива Индия ведет уже давно: начиная с 1980-х гг., в тяжеловодных энергетических реакторах прошли опытное использование свыше 230 ториевых тепловыделяющих сборок. Тем не менее, наработки в качестве экспериментов — это еще не овладение технологией промышленного уровня, что подтвердили, например, трудности в переходе от исследовательского быстрого реактора FBTR к опытно-демонстрационному PFBR-500.

На первом ториевом реакторе будет предусмотрены современные пассивные принципы безопасности. Над реактором будет расположен большой резервуар с водой (так называемый гравитационный бассейн), из которого вода в случае необходимости может самотеком, без участия насосов, вылиться в реактор и обеспечить его расхолаживание. Также этот реактор предусматривает трехдневный срок для «отклика» операторов (то есть, при любых обстоятельствах способен трое суток безопасно оставаться без управления), повышенную устойчивость к отказам и 100-летний срок эксплуатации.

 

К авангарду мирного атома

Таким образом, Индия движется в тренде ведущих атомных держав мира: освоила все стадии ядерно-топливного цикла, продемонстрировала элементы замыкания цикла, реализовала создание и использование оксидного уран-плутониевого МОХ-топлива, ведет работы по освоению металлического (плотного) топлива, успешно продвигается в сфере реакторов на быстрых нейтронах и имеет стратегическую перспективу создания ториевого топливного цикла. Открыв двери для всех стран, лидирующих по сооружению АЭС «под ключ», Индия в будущем сможет стать одной из ведущих атомных держав мира. Если, конечно, этому не помешают политические события: например, необходимость проведения очередных испытаний ядерного оружия и тем самым срыв договоренностей с ГЯП. Впрочем, когда будет реализована третья ступень стратегии развития атомной энергетики, возобновление эмбарго со стороны ГЯП уже не будет иметь для Индии никакого значения.

 

Руслан Новорефтов

На первой фото: АЭС «Куданкулам»

Фото ipsnews.net, g2.net, power-technology.com, defenceforumindia.com

Илл. nucleargreen.blogspot.com

(С) Медиапортал сообщества ТЭК www.EnergyLand.info
Оформить подписку на контент
Копирование без письменного разрешения редакции запрещено

Читайте также: