Владимир Митрошин. «Росатом»: часть 2 — вглядываясь в себя

Перед читателем вторая часть большой статьи, посвящённой гиганту российского энергетического комплекса – «Росатом»-у. Сейчас там трудится около 260 тысяч человек, но масштабы его деятельности поражают воображение. В этой статье речь пойдёт о его работе внутри России. О внешнеэкономической деятельности – см. мою статью.

1. По большому счёту 20 февраля 1981 года следует принять за точку отсчёта, когда Российская федерация – в лице «Институт атомной энергии» им. И.В.Курчатова, совершила прорыв в технологиях водо-водяных реакторов для АЭС.

Именно тогда был введён в промышленную эксплуатацию блок №5 АЭС «Нововоронеж» с ВВЭР-1000. Сам проект ВВЭР-1000 был разработан в 1972 году, но, согласитесь, проект и его работающее воплощение – “две большие разницы“. Образно говоря, «ребёнок» – ВВЭР-1000, родился именно 20.02.1981. Так и будем вести отсчёт в дальнейшем.

 

АЭС с этим реактором получили самое широкое распространение не только на территории СССР, но и во всё мире, хотя чернобыльская катастрофа 1986 года с реактором РМБК-1000 задержала экспансию ВВЭР-1000 на 20 лет. За рубежом первый такой реактор заработал в 2006 году на АЭС «Таньвань» в Китае. И это уже было “делом рук” «Росатом»-а.

2. Следующим грандиозным шагом в ядерно-энергетических технологиях следует считать принятие стратегии «Атом-2006».

Именно там мы узнаём о строительстве новых блоков на «Нововоронежская» АЭС-2, на «Ленинградская» АЭС-2 и на «Курская» АЭС-2 с блоками “странной” мощности – 1100 МВт. Только после аварии на АЭС «Фукусима»-1, что случилась 11 марта 2011 года, эти блоки, после соответствующей доработки, получили аббревиатуру ВВЭР-1200 (3+).

Эти ВВЭР-1200(3+) могут не только выдержать сейсмические толчки до 8 баллов, но даже падение на него тяжёлого «Боинг-747».

Первый такой блок вошёл в промышленную эксплуатацию 5 августа 2016 года опять-таки на площадке «Нововоронежская» АЭС-2, как блок №6. Он стал демонстрационной площадкой для жаждущих войти в дивизион «атомных» стран. А через три года – 1 мая 2019, вошёл в промышленную эксплуатацию ещё один такой блок – под №7.

Чуть позже, чем в Нововоронеже, началось строительство «Ленинградская» АЭС-2 с четырьмя блоками ВВЭР-1200(3+) в Сосновом Бору (Ленинградская область). Первый блок был введён в промышленную эксплуатацию 9 апреля 2018 года, а второй совсем недавно – 22 октября 2020 года.

Реализация проекта по строительству блоков №3,4 начнётся с процедуры общественных слушаний, которые предполагается провести на рубеже 2021/22 годов. Причина – в энергоизбыточности региона на текущий момент. Предваряя готовящиеся слушания, аналитик по энергетике от «ВТБ Капитал» Владимир Скляр заметил, что «у атомной энергетики есть определённые преимущества – это надёжность энергоснабжения, низкая углеродоёмкость. И…это может быть отличным источником низкоуглеродоёмкого водорода». А водород, как всем известно, рассматривается во всём Мире как новый экологически чистый энергоноситель.

Но к чему бы обсуждения не привели, решение о строительстве блоков №3,4 уже принято, сказал глава «Росатом»-а Алексей Лихачёв на встрече с губернатором Ленобласти Александром Дрозденко.

Оно и правильно, ведь множество кВт-часов понадобится не только для электромобилей, но и для грядущего перевода всего ЖКХ на электрообеспечение, включая отопление жилых домов и квартир. Электрификация всей России – новый план ГОЭЛРО-2, которого пока нет, но он предчувствуется.

Строительство «Курская» АЭС-2 в 2-мя блоками ВВЭР-1200(3+) по типовому проекту было начато 29 апреля 2018 года с заливки первых кубометров бетона в фундаментную плиту реакторного здания энергоблока № 1. На текущий момент все работы идут строго по плану, хотя о сроках запуска первого блока не говорят.

3. Если в стратегии «Атом-2006» блок ВВЭР-1200(3+) непосредственно не упоминался, то о проекте блока №4 в «Белоярская» АЭС с реактором БН-800 говорилось подробно.

Это реактор на быстрых нейтронах. О таких реакторах говорили многие и пытались создать во всех “ядерных” странах. Но только Россия смогла преодолеть все технологические проблемы и создать реактор промышленного масштаба.

Принципиальная важность этого рывка в будущее состоит в том, что топливом для реактора служит не уран-235, которого всего 0,7% в природном уране-238, а именно уран-238, которого хватит на тысячи лет.

Для обычных реакторов, работающих на уране-235, природный уран-238 нужно обогащать содержанием урана-235 до 4-5%, для чего нужны просто ювелирные технологии, которые, по большому счёту есть только у России. Потому даже США покупают обогащённые урановые «таблетки» для своих АЭС у российского «ТВЭЛ» –  подразделения «Росатом»-а.

Напомню, как стабильный изотоп уран-238 становится «топливом» для ядерного реактора. Дело в том, что 238 активно поглощает быстрые нейтроны. И цепочкой быстрого бета-распада превращается в делящийся плутоний-239.

Плутоний-239 делится сам по себе, но ещё быстрее с поглощением медленных нейтронов. А их в избытке получается при его же делении, как медленных, так и быстрых.

Короче, нужно уран-238 просто «поджечь», чтобы реактор загорелся. И лучше всего это сделать, разбавив уран-238 небольшой долей плутония-239. В этом идея МОКС-топлива, которым сейчас и загружается БН-800.

В промышленную эксплуатацию блок №4 был сдан 11.11.2016 года. Но успеху в создании промышленного БН-800 российские атомщики обязаны многолетним экспериментам – с 1980 года, на его предтече – БН-600 (который выведут из эксплуатации в 2025 году). И Китай, следуя духу времени, с декабря 2017 года строит у себя аналог БН-600 – реактор CFR-600. Куратором проекта является «Росатом».

Единственная подстерегающая реакторы типа БН проблема – в его теплоносителе. Это натрий, с температурой плавления 97,8^○С. При соединении с влагой он возгорается.

4. Проблема с теплоносителем для реакторов на быстрых нейтронах была решена давно – это свинцово-висмутовая смесь, которая в пропорции 44:56 плавится при температуре 123,5^○С, а кипит при 1670^○С. Потому водяной пар, что раскручивает турбину, можно поднять до очень высоких температур и давления, а значит резко поднять КПД турбины, заметно выше 40%, что невозможно для водо-водяных реакторов с температурой пара в районе 300^○С.

Такие свинцово-висмутовые малые реакторы с мощностью до 100 МВт используются в атомных подводных лодках. Задача, что стояла перед конструкторами и технологами «Росатом»-а – поднять мощность реактора до промышленного уровня. Она и была решена в опытно-демонстрационном реакторе БРЕСТ-ОД-300 (с чисто свинцовым теплоносителем и температура плавления 327,4^○С).

АЭС с таким реактором и строят сейчас в г. Северск, на территории Сибирского химического комбината. Проект получил интригующее имя – «Прорыв». Его цель – в создании ядерно-энергетических комплексов, включающих в себя АЭС, производства по регенерации (переработке) и рефабрикации ядерного топлива, подготовке всех видов РАО к окончательному удалению из технологического цикла для крупномасштабной ядерной энергетики, отвечающих всем базовым требованиям.

Не будем обсуждать детали, которые сейчас муссируются в разных СМИ, а просто пожелаем успеха создателям проекта в его завершении к 2028 году.

5. В декабре 2019 года плавучая АЭС «Академик Ломоносов» с двумя малыми модульными реакторами РИТМ-200 выдала первые кВт-ч в сеть города Певек в Чукотском автономном округе. Электрическая мощность станции ‒70 МВт, тепловая мощность ‒50 Гкал/ч. Этого достаточно для обеспечения электроэнергией и теплом города с населением около 100 000 человек.

С этого момента началась новая эпоха в освоении энергии атома – эпоха внедрения технологий малых модульных энергетических реакторов (ММЭР) как в плавучем, так и в наземном исполнении во всем Мире. Прежде всего потому, что:

—ММЭР легко масштабировать, добиваясь низкой цены за кВт-ч.
—Проекты АЭС с ММЭР легко воплотить даже в сложных географических условиях любой страны.
—Программа АЭС с ММЭР полностью соответствуют программе углеродной нейтральности.

И сразу все «атомные» страны закричали – мы тоже можем, у нас тоже есть такое! Все вдруг осознали, что за такими АЭС – будущее. Именно такие малые модульные АЭС востребованы в Азиатско-Тихоокеанском регионе, в Африке и во многих странах Латинской америки. Даже Эстония воспылала желанием иметь у себя такую АЭС. А США, по сути, объявили войну России за этот рынок, о чем писал в отдельной статье. Ведь рынок оценивается в $400 млрд.

Но пока они спорят между собой – кто главный, пока создают разные коалиции, «Росатом», демонстрируя свой реально воплощённый в железе ММЭР, подготовил план развития новых атомных технологий до 2030 года с объёмом инвестиций на 506 млрд рублей.

Наиболее затратная часть плана – «Малый атом». Он подразумевает разработку и строительство линейки АЭС малой мощности.

Согласно плану

—к 31 декабря 2028 года будут запущены четыре плавучих энергоблока на реакторах РИТМ-200 (55 МВт) для энергоснабжения Баимского ГОКа;
—к 31 декабря 2030 года будет введена первая наземная АЭС на РИТМ-200Н (в Якутии для Кючусского золоторудного месторождения);
—к концу 2030 года планируется запустить пилотные установки «Шельф М» (до 10 МВт) и «Елена АМ» (тепловая мощность 5 Гкал.ч, электрическая — до 400 кВт), которые станут источниками энергии для разных удалённых районов страны.

Первый экспортный контракт на АЭС малой мощности «Росатом» полагает заключить в конце 2026 года, а к концу 2030 – на шесть энергоблоков.

В итоге к 2030 году «Росатом» рассчитывает стать лидером на мировом рынке малых АЭС с долей не менее 20%.

Послесловие

Каждый думающий человек понимает, что для современной цивилизации и будущего человечества электроэнергия – это всё! Отключи её на 4 дня даже в городе районного масштаба, и город если не вымрет из-за острого дефицита питьевой воды, то окажется в XIX веке, но только без лошадей. И вы отдадите свой безумно дорогой мобильник за корку хлеба и стакан воды.

Поэтому основой развития любой страны может служить стабильное и расширяющееся производство дешёвых кВт-часов. На это способны лишь АЭС. И в перспективе – только на быстрых нейтронах. Именно по этому пути идёт Россия, увлекая за собой другие страны.

Надежды зажечь «солнце» на Земле тают с каждым днём, хотя многие страны включились в эту гонку, включая и Россию. И я уверен, что в скором времени в какой-то из стран таки удастся создать устойчиво горящую плазму. Но толку от неё? Нам не ведомо, как выделяемую ею энергию в виде потока нейтронов высокой энергии и гамма-квантов превратить в тепло, в кВт-часы. Идея «зажечь» в потоке быстрых нейтронов торий-232 привлекательна, но технологически пока трудно реализуема. Однако, Россия нацелилась на решение этой проблемы. И 18 мая сего года даже Премьер-министр РФ Михаил Мишустин принял участие в церемонии пуска термоядерной установки токамак Т-15МД в Курчатовском институте.

Остаётся пожелать нам удачи и на этом пути.

Владимир Евгеньевич Митрошин в 11.07.2021   /   Блог эксперта   /   Оставить комментарий