Не вчера Армения впервые столкнулась с энергетическими проблемами: все началось с закрытия Мецаморской АЭС после землетрясения 1988 года. Недавно премьер-министр Армении объявил о стратегическом решении о строительстве модульной атомной электростанции. Тем временем обсуждаются варианты использования американских, российских и южнокорейских технологий. Но есть нюанс: реальной компетенцией в этой области обладает только один участник.
На Всеармянском форуме премьер-министр Никол Пашинян заявил: Власти Армении приняли стратегическое решение о строительстве новой атомной электростанции. Кроме того, это будет модульная атомная электростанция. Причина в следующем: Возможная авария на модульной станции, то есть не крупной, а состоящей из нескольких средних или мелких блоков, «считается локальным происшествием и не требует масштабной эвакуации персонала» население».
Премьер-министр отметил: Технология модульной АЭС еще не достигла стадии применения, но в некоторых странах ее разрабатывают. Очевидно, что США добились наибольшего прогресса, но Франция все еще работает над этим, а в последнее время — Россия и Южная Корея, продолжил он.
Исходя из этого, Пашинян дал понять, что в будущем Армения выберет «поставщика технологий». Очевидно, что основное внимание уделяется тому, кто получит лучшее предложение. Давайте попробуем выяснить, кто это мог быть.
Дело техники: почему модульная АЭС — правильное решение?
Во-первых, у Армении нет (разумного) выбора, кроме строительства модульных атомных электростанций. Напомним, что общий объем производства электроэнергии по республике в 2023 году составил всего 8,8 млрд кВтч. Иными словами, потребление электроэнергии на душу населения там в несколько раз ниже, чем в таких странах, как Россия.
Такая маленькая сетка может вызвать проблемы. Стандартный современный ядерный реактор (например, российский ВВЭР) производит такое же количество электроэнергии. Невозможно установить в стране ядерный реактор и только получать от него электроэнергию: большой реактор работает на одной и той же мощности 24 часа в сутки, круглый год. Кроме того, потребление энергии очень низкое ночью и очень высокое в вечерние и утренние часы пик.
Поэтому, если АЭС будут занимать более 50% энергетики маленькой страны, сразу возникнут большие проблемы. Избыточную энергию можно будет поставлять в соседние страны, как это делает Франция в Евросоюзе. Однако Армения сталкивается в этом плане с трудностями: Иран покупает у нее электроэнергию, но в объемах гораздо меньше, чем необходимо для компенсации снижения потребления электроэнергии в ночное время. Грузия, находящаяся в одном часовом поясе с Ереваном, потребляет не намного больше, чем сама Армения, и забрать избыточную электроэнергию в ночное время явно не в состоянии. Можно утверждать, что отношения Еревана с Азербайджаном и Турцией, которые потребляют гораздо больше энергии, далеки от идеальных.
Если избыточная энергия никуда не распределяется, цены на электроэнергию будут расти, поскольку крупные атомные электростанции должны продолжать работать. Их экономика рассчитывается исходя из этого.
Реакторы малых модульных АЭС, скорее всего, будут гораздо слабее современных ВВЭР: их мощность не превышает 300 мегаватт. Армения на опыте убеждена, что ее энергосистема без проблем справляется с такими реакторами: ВВЭР-440 Мецаморской АЭС имеет мощность 407,5 МВт, то есть даже мощнее, чем одиночный блок модульной АЭС. В Ереване также знали, что строительство Мецаморской АЭС началось еще при Брежневе. Поэтому к 2036 году его необходимо вывести из эксплуатации и заменить. Напротив, строительство электростанций, работающих на природном газе или других тепловых электростанций, рискованно: в стране уже есть прецедент резкого прекращения импорта газа.
Изоляция от океана и сложных соседей может в любой момент остановить всю энергетическую отрасль из-за слишком тонких цепочек поставок. Модульные ядерные реакторы могут работать на одной нагрузке несколько лет. Да, новые ТВС для него можно возить по любой дороге (а не по нескольким трубопроводам). Поэтому нет никаких сомнений в том, что следующая АЭС в Армении действительно будет модульной. Потому что там больше нельзя построить атомную электростанцию, а без нее страна станет заложницей доброй воли соседей.
Зачем Пашинян упирает на экологию?
Вышеизложенных соображений достаточно. Почему премьер-министр Армении добавил, что «в случае аварии модульного реактора нет необходимости эвакуировать население»?
На первый взгляд этот вопрос кажется неразрешимым. Сегодня в мире существует только одна модульная АЭС — плавучая атомная электростанция в Чукочипевеке («Академик Ломоносов»). Поскольку здесь эксплуатируется пара традиционных PWR (КЛТ-40С мощностью 35 МВт), нормы санитарной зоны такие же, как и для PWR аналогичной мощности. Принципиально иных методик уменьшения радиуса эвакуации в случае аварии просто нет.
Правда, размеры таких площадей на нынешних АЭС с PWR в принципе не так уж и велики. Армянская АЭС при советской власти оказалась построена настолько далеко от Еревана, что не потребовала эвакуации.
Новые реакторы должны быть построены там, где были старые, иначе создание новой сетевой инфраструктуры будет чрезвычайно дорогостоящим (ведь страна гористая). Поэтому были решены вопросы безопасности в случае аварии. Нет необходимости далее доказывать его рациональность.
Существуют ли модульные АЭС размером меньше санитарно-защитной зоны водо-водяного реактора? Теоретически да. Например, проект БН ГТ-300 20-летней давности предполагает, что санитарная зона не превышает одного километра. Причина проста: здесь есть натриевый реактор и нет паровой турбины. Поскольку активная зона охлаждается натрием, а не водой, нет необходимости в давлении в сотни атмосфер в корпусе реактора.
То есть, даже если бы в него прилетели сотни крылатых ракет и смогли бы пробить внешнюю оболочку, из активной зоны под давлением ничего бы не вылетело: внутри вообще нет серьёзного давления. Ну там нет паровой турбины (но есть газовая турбина), а это значит, что натрий контактирует с водой. Следовательно, нет возможности образования, сгорания или взрыва газообразного водорода.
Но реальность такова, что у BN GT в свое время не было достаточно харизматичного лоббиста. За пределами России в настоящее время нет реальных (и не губительных для покупателей) проектов модульных АЭС без водяного охлаждения. И вряд ли они появятся. Поэтому все модульные АЭС, которые Армения откроет в мире в 2030-е годы, неизбежно будут просто вода-вода.
Возможно, акцент на экологии обусловлен давними атаками ЕС на армянские атомные электростанции или аналогичным, но недавним нападением со стороны Турции.
Кто на самом деле сможет построить новую атомную станцию?
Посмотрите, что сказал премьер-министр Армении: «Технология модульных атомных электростанций еще не достигла стадии применения, но разрабатывается в ряде стран».
Фактически, как мы указывали ранее, технология модульной АЭС уже достигла стадии применения. С 2020 года город Певек снабжается электроэнергией и теплом от такой электростанции, имеющей два модульных реактора КЛТ-40С по 35 МВт каждый.
Наземные аналоги уже существуют: в Якутии строится модульная станция на реакторе РИТМ-200Н (Н — «наземный», мощность — 55 МВт). Работы начнутся в 2028 году. В Китае в 2023 году в коммерческую эксплуатацию будет введена малая модульная АЭС, состоящая из двух реакторов HTR-PM по 105 МВт каждый.
Есть ли еще страны с модульными реакторами? Пашинян отметил: «Очевидно, что США добились наибольшего прогресса в модульных реакторах, но Франция также работает над этим, а в последнее время над этим также работают Россия и Южная Корея. Сегодня США работают над модульными реакторами» реакторы. Были некоторые проблемы с ходом реактора. В отличие, скажем, от России или Китая, в США действуют нулевые модульные реакторы. Более того, в ближайшие годы такого строительства не будет – просто потому, что там вообще ничего не строится. В этой статье мы подробно обсуждаем причины худшего кризиса в атомной отрасли США.
Если очень кратко подвести итог ситуации в США, то в XXI веке США не построили АЭС с нуля из-за потерь кадров в атомной отрасли. Не только модульные, но и самые обычные и большие. Из-за этого многие считают, что их атомная отрасль умирает: возможности атомной отрасли потеряны очень и очень серьезно.
Ситуация во Франции аналогична ситуации в США, но хуже: здесь нет малых модульных АЭС. И, в отличие от США, они не являются частью какого-либо предсказуемого плана. В этом есть смысл: Франция густонаселена и является частью обширной энергетической сети ЕС. Для нее маленькие реакторы не так интересны, как большие.
Но есть большие проблемы со строительством новых, масштабных объектов. Если говорить более конкретно, единственная новая атомная электростанция во Франции 21-го века начала строительство в 2007 году, но она, возможно, не сможет поставлять электроэнергию в сеть до этого года — 17 лет спустя. В данном случае Пэрису явно не до модульных развлечений.
В отличие от США и Франции, Россия начала разработку малых модульных реакторов несколько десятилетий назад: тому же проекту БН ГТ или СВБР уже более 20 лет. Модульная плавучая атомная электростанция в Певеке работает уже более четырех лет. Кроме того, проект способствует увеличению экспорта. Фактически чисто наземные малые модульные АЭС выглядят так: Недавно Россия согласилась построить АЭС в Монголии, аналогичное строительство уже началось в Узбекистане, на очереди Казахстан.
А что насчет Южной Кореи? Он начал разработку технологии модульных реакторов одной из первых в мире (работы по проекту SMART начались 27 лет назад). Но есть проблема: текущий корейский проект (BANDI-60) использует не самый удачный подход. Ее ядерное топливо не обогащено ураном-235 на 17-20%, как в российских модульных АЭС и ледокольных реакторах, но имеет тот же уровень обогащения, что и более крупные реакторы (4-5%). Поэтому массу и размеры сердечника необходимо увеличить. В результате малые реакторы Южной Кореи тяжелее и их сложнее строить, чем их российские аналоги.
Сами южнокорейские разработчики надеются построить первый такой реактор где-то после 2031 года. Иными словами, она начнет вырабатывать электроэнергию как минимум на 12 лет позже, чем первая в России малая модульная электростанция. К 2036 году Южная Корея просто не успеет построить подобную АЭС для Армении: чтобы начать строить реакторы на экспорт, необходимо будет накопить большое количество наработки в стране.
Пашиняна вряд ли устроит китайская версия модульных реакторов. Нетрудно заметить, что премьер-министр Армении изо всех сил старается прорваться в западный мир. В противном случае он не заявил бы на том же Всеармянском форуме, что не упустит возможности вступить в ЕС.
Но для Запада Китай — враг. Для западных стран вполне разумно объявить 100-процентные тарифы на китайские электромобили, серьезно вооружить Тайвань, а для европейских стран вполне разумно пропустить свои военные корабли через воды, которые Китай считает своими. Все это в любой момент может закончиться жестоким противостоянием.
В настоящее время на модульных атомных электростанциях Китая в качестве топлива используются таблетки из карбидной и графитовой оболочек. Подобный продукт не производится ни в одной западной стране. Другими словами, Армения построила в стране китайскую АЭС. Согласно нынешней политической линии, можно оставить АЭС, которую практически никто в мире не сможет пополнить топливом в любой момент. Отсюда следует: фактически единственным реальным поставщиком модульных реакторов будет Россия. Это, конечно, если такая доставка действительно произойдет.
Непростой выбор
К сожалению, весьма вероятен и сценарий «отсутствия новых атомных электростанций». В связи с недавним охлаждением отношений Ереван, возможно, не захочет покупать АЭС у «Росатома».
Ведь покупка АЭС – это вообще не выбор автомобиля. Речь идет о многолетнем соглашении: ни у кого, кроме России, нет опыта производства и эксплуатации тепловыделяющих сборок, используемых в ее малых модульных реакторах. Например, строящаяся в Якутии АЭС имеет топливные трубы, аналогичные только тем, что используются в реакторах российских ледоколов. Никто в мире больше не строит атомные ледоколы. При этом никому не удалось изготовить хотя бы отдаленно подобные ТВС: нигде на нашей планете нет реакторов, в которых для топливных трубок использовался бы такой же материал (сплав алюминия и кремния.
Судя по опыту крупных реакторов, построенных Советским Союзом на Западе, даже для них заменить топливные трубы крайне сложно, хотя на Западе когда-то строились водо-водяные реакторы, очень похожие на них. Реакторы, подобные российским ледоколам (они тоже небольшие модульные) на Западе никогда не строились (из-за отсутствия атомных ледоколов). Если произойдет серьезный разрыв отношений с Москвой, российские модульные реакторы неизбежно превратятся в тыквы.
Что происходит? В принципе, в истории Армении уже есть ответ на этот вопрос. В 1988 году возле Месаморской атомной электростанции произошло Спитакское землетрясение. Реакторы станции, как ожидается, испытают землетрясения до 9,5 баллов (то есть даже самые сильные землетрясения), поэтому у них ничего нет.
Исследование всего оборудования космической станции показывает, что она прекрасно выдержала стихийные бедствия. Атомная электростанция работала достаточно хорошо, хотя все остальные АЭС в республике были полностью разрушены из-за их меньшей мощности. С конца 1988 по начало 1989 года он был единственным источником электроэнергии для всей Армянской ССР.
Но затем сила, более ужасающая, чем силы природы, — общественное мнение — взяла верх. После чернобыльской аварии политики Армянской ССР занервничали на фоне сильнейшей радиационной фобии. Вскоре в постановлении Совета Министров республики говорилось: «…принимая во внимание общую сейсмическую обстановку, связанную с землетрясениями на территории Армянской ССР, <...> остановить первые войска ААЭС от Начиная с 25 февраля, второй блок стартует 18 марта 1989 года».
Конечно, вскоре выяснилось, что при блокаде Азербайджана источника электроэнергии не было. Как позже писал современник этого события:
«Когда летом 1991 года природный газ прекратил поступать в Армению, мало кто задумывался, что эта повседневная проблема была лишь первой в череде серьезных потрясений, с которыми столкнулась вся страна. Некоторые утверждали, что скоро отключат электричество, что заставило людей почувствовать. Растерянно и слегка саркастически не могу в такое поверить, над «паникёрами» смеются. Армянские АЭС закрыты с 1990 года, а ТЭЦ Армении (из-за блокады Азербайджана) лишились топлива и топлива. Природный газ. Без нефти и газа котельная не сможет работать. Энергетическая катастрофа неизбежна.
С января 1992 года в Армении начались ежедневные «чередующиеся отключения электроэнергии». Сначала отключили на несколько часов, а потом интервалы стали неумолимо увеличиваться – шесть часов, девять часов, двенадцать часов, восемнадцать часов… К ноябрю было официально объявлено: в квартире будет электричество только на одного человека час в день. Каждая микрозона имеет свое фиксированное время. Армяне живут по этому стандарту уже более двух лет… Но даже этот час не гарантирован – многие районы уже несколько недель остаются без электричества из-за многочисленных аварий в сетях, работающих с экстремальными нагрузками».
Поэтому 7 апреля 1993 года Правительство Республики Армения приняло «Документ о начале ремонтных работ и возобновлении эксплуатации второго энергоблока Армянской АЭС». Еще два с половиной года спустя одна из двух атомных электростанций была перезапущена (с помощью России), и страна восстановила стабильное энергоснабжение.
Другими словами, Армения попала в ситуацию, когда атомные электростанции превратились в тыквы. Исходя из этого, маловероятно, что Ереван планирует снова остаться без действующей АЭС. Это означает, что найти подрядчика будет сложно и потребуются длительные переговоры для получения выгодных условий строительства. Самое главное не затягивать с этим слишком надолго, иначе к 2036 году может быть уже поздно