Стан ядерної енергетики в Україні та світі, плюси й мінуси сучасних реакторних установок, а також — важлива проблема імпортозаміщення. Питання перспективних напрямів розвитку атомної енергетики України обговорили на засіданні Президії Національної академії наук України.
В Україні 80% (12 з 15) енергоблоків наших атомних електростанцій вже відпрацювали 30-річний проєктний термін експлуатації. У світі цей показник становить 68%. Окрім того, три наших енергоблоки працюють вже понад 40 років. Тож рано чи пізно вони будуть виводитись з експлуатації, а над тим, чим їх замінити, треба було думати ще «вчора». Про це йшлося у доповіді завідувача відділення атомної енергетики Інституту проблем безпеки АЕС НАН України Володимира Борисенка.
Замінити потужності
За його словами, протягом останніх 8 років в Україні частка ядерної енергетики в обсязі загального виробництва електроенергії перевищує 50 відсотків, а за останні два роки — 55–56%. Від себе додамо, що сьогодні, після руйнування наших теплоелектростанцій, цей показник може бути ще вищим. Тому в будь-якому разі доведеться приділити серйозну увагу заміщенню потужностей, що вибувають.
—За останні два роки влітку діапазон споживання потужності лежить між 12 і 17 ГВт, а взимку — між 14 і 22 ГВт, — розповів Володимир Борисенко. — Взимку у холодні місяці нам бракує потужностей, тому ми імпортували до 1–2 ГВт у зимовий період. Є різні думки, скільки блоків треба будувати, але має бути розумний підхід, адже якщо збудувати багато, то влітку вони простоюватимуть, враховуючи те, що є не лише ядерна, а й інші типи генерації.
Навів доповідач і статистику щодо виробництва ядерної енергії у світі. За останні 25 років воно зупинилось на рівні 2500 ТВт/год. Крім того, починаючи з 1996 року, знижується частка атомної енергетики в загальному енергобалансі. Колись вона сягала 18%, а у 2021 році вже становила менше ніж 10%.
Ще один показник, на який звернув увагу доповідач, — кількість атомних енергоблоків, які одночасно будуються у світі. 1979 року їх було аж 234. Нині реальний показник становить менше ніж 50. «Так, формально їх будується 56, але до цього переліку включено, наприклад, третій і четвертий енергоблоки Хмельницької АЕС, які, мабуть, не будуть добудовуватись», — додав Володимир Борисенко. Отже, на думку доповідача, традиційні технології поки що себе не виправдовують і тому на ринку пропонуються нові.
Плюси й мінуси
Серед сучасних ядерних установок покоління ІІІ+, які характеризуються системами безпеки, що побудовані на пасивному принципі дії, Володимир Борисенко найбільшу увагу приділив американському проєкту АP1000 компанії Westinghouse. Це й не дивно, адже сьогодні НАЕК «Енергоатом» пропонує обрати цей реактор як перспективний для впровадження на АЕС України.
Як нагадав під час обговорення начальник проєктно-технічного управління ВП «Атомпроєктінжиніринг» ДП НАЕК «Енергоатом» Олександр Косінський, 20 січня 2023 року було прийнято розпорядження Кабміну № 52 «Про організаційні заходи щодо будівництва енергоблоків Хмельницької АЕС», яким передбачена розробка техніко-економічного обґрунтування будівництва ядерної установки із застосуванням технології АР1000. Окрім пасивних систем охолодження активної зони, «родзинкою» проєкту, за словами Володимира Борисенка, є утримання розплаву активної зони у разі якихось непередбачених аварій усередині корпусу реактора.
Як констатував доповідач, за техніко-економічним аналізом проєктів, які вже реалізовано, американський енергоблок АР1000 випереджає французький EPR-1750, російський, а також південнокорейський APR-1400 за таким показником як коефіцієнт використання встановленої потужності.
Проте Володимир Борисенко звернув увагу і на певні проблеми АР1000. Зокрема, пошкодження різних елементів головних циркуляційних помп траплялись як на етапі обкатки, так і під час промислової експлуатації. Крім того, реальні терміни й вартість будівництва набагато перевищують проєктні. В США такі блоки будують вже понад 9 років, а їхня вартість становить майже 30 мільярдів доларів, що вдвічі перевищує проєктні показники. Набагато довше, аніж передбачено проєктом, будуються і блоки EPR-1750 — інколи більше ніж 15 років.
Щодо інноваційних реакторних установок четвертого покоління, то, як нагадав Володимир Борисенко, відповідні проєкти почали свій шлях у 2000-х. Ідеться про реактор на швидких нейтронах із газовим охолодженням, свинцеві й натрієві реактори на швидких нейтронах, рідкосольовий реактор, реактор із надкритичними параметрами води й високотемпературний реактор.
Основна мета цих проєктів, як наголосив доповідач, полягає у підвищенні безпеки, а також у тому, щоб замкнути ядерний паливний цикл. Але значного поширення «швидкі» технології поки не набули.
Не оминув Володимир Борисенко і популярної останнім часом теми малих модульних реакторів. За його словами, у світі є більш ніж 60 відповідних проєктів, але поки не побудовано жодної такої установки. В цьому контексті доповідач нагадав про меморандуми, які «Енергоатом» уклав з компаніями Holtec International і NuScale Power щодо вивчення можливості будівництва ММР в Україні.
Як резюмував Володимир Борисенко, обґрунтовуючи рішення щодо вибору технології АР1000, необхідно звернути увагу на вже відомі проблемні питання щодо її впровадження, а також досвід Китаю. Наприклад, Китай побудував у себе чотири таких енергоблоки, але кожен з них має від 15 до 20 тисяч змін у проєкті. Крім того, формуючи тематику фундаментальних і прикладних наукових досліджень,слід передбачати пріоритетні завдання, спрямовані на розв’язання питань, пов’язаних з розвитком нашої ядерної енергетики, а також — забезпечити подальше виконання прикладних досліджень з розроблення наукової й техніко-економічної основи оптимального вибору перспективних ядерних установок для України.
Майбутнє — за термоядерним синтезом
Директор Інституту проблем машинобудування ім. А.М. Підгорного НАН України академік Андрій Русанов переконаний, що,незважаючи ні на що, людство перейде на фактично первинну енергію всіх інших джерел енергії, а саме — термоядерний синтез. У цьому контексті він нагадав, що 5 грудня 2022 року вченим Ліверморської національної лабораторії в Каліфорнії (США) вперше вдалось провести керовану термоядерну реакцію з позитивним виходом енергії. «Це є черговим важливим кроком на довгому і важкому шляху отримання необмеженої та водночас «чистої» енергії», — наголосив академік Русанов.
Він розповів, що Інститут проблем машинобудування вже давно співпрацює з АТ «Українські енергетичні машини», займається створенням новітніх турбоустановок для потужних енергоблоків, а також — почав роботи з розроблення турбоустановок для малих модульних реакторів. У цьому плані триває співробітництво з інститутами електродинаміки, газу, проблем безпеки АЕС та іншими.
Відмовитись від російського
У будь-якому разі у найближчі 15–20 років у нашій атомній галузі ключовими залишатимуться енергоблоки ВВЕР-1000. Нові блоки з’являться пізніше. Директор ННЦ «Харківський фізико-технічний інститут» академік Микола Шульга і директор НТК «Ядерний паливний цикл» ННЦ «ХФТІ» Володимир Красноруцький у своїх виступах порушили актуальну проблему імпортозаміщення. Річ у тім, що деякі елементи СУЗ (систем управління та захисту) для таких блоків ніде, окрім росії, не виробляють. До речі, ця проблема є актуальною й для низки європейських країн.
Як ішлося у виступах науковців,ННЦ «ХФТІ» разом з ВП «Атоменергомаш» НАЕК «Енергоатом» розробляють такі ПЕЛи (поглинаючі елементи), і зараз уже готуються до виробництва дослідні партії. А далі має відбутись перехід до реакторних випробувань.
— Але це лише частина завдання, — зауважив Володимир Красноруцький. — Це практично повторення російського варіанту, але, крім того, необхідно розробляти удосконалені варіанти, і ми вже розпочали відповідні розроблення. До речі, ними вже зацікавились наші закордонні партнери.
Під час обговорення академік НАН України Володимир Сторішко наголосив, що Україні давно потрібна стратегія розвитку атомної енергетики, яку повинні розробити НАЕК «Енергоатом», Міністерство енергетики й, звісно, до її створення повинні долучитись різні відділення НАН.
Академік-секретар Відділення фізико-технічних проблем енергетики НАН Олександр Кириленко відзначив роль інститутів відділення, насамперед Інституту проблем безпеки АЕС, у безпечній експлуатації блоків наших атомних електростанцій, а також наголосив на важливості продовження досліджень щодо реакторів покоління ІІІ+ і малих модульних реакторів.
Президент НАН академік Анатолій Загородній підсумував, що з огляду на нинішній стан енергетичної галузі є зрозумілим особливе значення атомної енергетики у забезпеченні електроенергією споживачів у воєнний період, а впровадження перспективних ядерноенергетичних технологій в Україні дає змогу і в повоєнний період забезпечити енергетичну незалежність. Особливу увагу академік Загородній звернув на налагодження вітчизняного виробництва елементів систем управління і захисту ядерних реакторів.
***
Проблеми ядерної енергетики України — постійно у фокусі уваги інформаційного блокпоста «Про науку. Компетентно» — «Світ». Більше на цю тему ви можете дізнатися з інтерв’ю Володимира Борисенка академіку НАНУ Володимиру Семиноженку за посиланням: http://surl.li/fdntx.
Підготував Дмитро Шулікін