Предшественники безатомной эры?
Крупная станция, запущенная в 1970-х, «Трёхмильники» прославились аварией в марте 1979 года. Причём буквально за несколько дней до ЧП в американский прокат пошёл фильм «Китайский синдром». В нём авария на гипотетической АЭС и идиотская реакция властей — замалчивание, отрицание, признание сквозь зубы, полицейский штурм — были показаны во всей красе.
В результате реальной аварии облучились и получили дозу — точнее, политкорректно выражаясь, подверглись воздействию радиации и радиоактивных изотопов — около двух миллионов американцев.
Нет, трёхруких и трёхголовых мутантов с разжиженными мозгами не появилось.
Не было даже роста числа онкозаболеваний.
Но на самом деле, как уверяли конспирологи и озабоченные защитники «зелёных технологий», власти просто круто скрывали все улики. Радиофобия, этот бич современного общества, поднялась на новый уровень. А потом в апреле 1986 года случился Чернобыль. И всё полетело под откос.
Если до этого времени атомную энергетику просто не жаловали, то теперь по всему миру число её хейтеров увеличивалось в геометрической прогрессии. Хотя и без них у атомной энергетики были проблемы, которые серьёзно повлияли на её будущее.
Дорогие игрушки
Большинство АЭС, кроме сравнительно недорогих исследовательских реакторов, — штука очень затратная и сложная. Ещё и места требует очень много.
После аварии на Фукусиме в 2011 году и последовавшей истерики в СМИ правила эксплуатации станций ужесточились, а цена стала ещё выше. Сейчас даже одна АЭС — это 15 млрд долларов на постройку. А ещё надо обучить персонал и найти источники топлива. Сплошная головная боль.
Авария на Фукусиме
Другое дело — ВИЭ (возобновляемые источники энергии). Направление модное, даже экологию спасающее.
Не то что эти ваши гигантские чернобыли.
Воткнул ветрогенератор, подключил его к электросети — и вот ты уже участник энергорынка. Или можно солнечными панелями крышу дома покрыть. А что, дёшево и сердито. И главное — места они занимают мало, времени для подключения им нужно немного и стоит всё это удовольствие вроде бы дёшево, учитывая госсубсидии…
Проблемы зелёной энергетики
То, что выглядит дёшево с точки зрения потребителя, может быть очень дорогим, если смотреть с точки зрения энергосистемы. Она представляет собой распределённую генерацию — огромное число подключённых в сеть автономных источников энергии: от пяти — десяти кВт и выше, до целых станций на сотни МВт. И это сплошной геморрой. В электросети надо постоянно поддерживать одинаковую частоту, а для этого внимательно следить за балансом выработки и потребления. Упадёт частота в сети ниже 50 Гц — надо увеличивать выработку и отключать нагрузку. А ВИЭ, прямо скажем, очень неустойчивые источники генерации
А когда вместо одной АЭС у нас 100500 источников с непостоянной генерацией, поддержание баланса превращается в тот ещё квест. Компенсировать нестабильную выработку приходится за счет базовой генерации — АЭС, ТЭС, крупные ГЭС. Или использовать промышленные накопители энергии (аккумуляторы). А они дорогие, и Илон Маск тут пока никак не поможет. А главное — чем больше источников выработки «зелёной энергии», тем больше их нужно.
Но пока что всё это дёшево, а государственные субсидии на выработку электроэнергии творят чудеса. Системы генерации АЭС, ещё лет пять–семь назад чуть ли не самые дешёвые, оказываются в отстающих. Стоимость киловатт-часа у них в полтора раза выше. Модернизация станций слишком дорогая. А уж утилизация отходов…
И в каждом дворе по реактору
Но и у АЭС есть порох в пороховницах. Самое очевидное решение — сделать их небольшими по размеру. Может ли АЭС стоить не десять млрд, а раз эдак в 50-100 меньше? В принципе, да. В США в 2019 году существовало около 60-70 проектов так называемых SMR — малых модульных реакторов. Каждый такой реактор — почти что законченная АЭС мощностью 60-100 МВт.
Реактор от NuScale
Наиболее близко к реализации подошла американская фирма NuScale. Её агрегат, к слову, относится к наиболее распространённому на территории экс-СССР типу — легководным реакторам (ВВЭР, ГВР).
Систему управления сильно упростили, убрав кучу задвижек и насосов. В случае перегрева сброс тепла идёт напрямую в охладительный бассейн.
Самое интересное у АЭС с такими реакторами — кроме стоимости — их размер. Реактор на 60-100 МВт занимает площадь, составляющую всего около 2% от площади реактора типа ВВЭР-440 или ВВЭР-1200. Можно даже в черте города ставить.
Что внушает оптимизм — в США, Великобритании и Китае с конца 2010-х годов министерства энергетики вовсю спонсируют проекты этх самых SMR.
Предполагаемый вид АЭС, укомплектованной SMR-реакторами от NuScale
Невозможно рассказать обо всём. Например, в статью не вошли последние разработки в области ториевых или солевых реакторов. Успешное использование ИИ для предсказания режимов работы энергосистемы, после чего большие станции ВИЭ оказываются особо не нужны. А уж если вы решили неиллюзорно побороться за климат, так тут даже ООН согласилась с тем, что без АЭС будет полная труба.Вот, даже Эстония решила разжиться своей АЭС. Реакторы, понятное дело, американские — BWRX-300, малой мощности на 300 МВт. Короче, слухи о том, что «атомка — всё», очень сильно преувеличены.
Ториевый реактор, который сейчас испытывают в Петтене, Нидерланды
Больше АЭС хороших и разных?
На смену большим и «страшным» АЭС могут прийти маленькие и симпатичные. Небольшие реакторы прямо под домом — плюс 100 очков к карме. Но на этом благие намерения не заканчиваются.
Обычно АЭС работает в жёстко заданном режиме выработки. Такого, чтобы станция скакала от условных 100 МВт в ночные часы до 1 ГВт в дневные, обычно не бывает. Поэтому часто станция не работает в режиме слежения за нагрузкой, а стабильно выдаёт положенную мощность. И это уже ваши проблемы — найти, чем её загрузить. Иначе это работа вхолостую и сплошные убытки.
Впрочем, бывают исключения. Так, во Франции АЭС могут работать в манёвренном режиме. Реакторы типа N4, которые относятся к четвёртому поколению французских реакторов PWR (они, вообще говоря, аналог советских/российских ВВЭР), способны работать в режиме изменения мощности от 30 до 100 процентов. Причём для них стали использовать менее поглощающие «серые» стержни. Однако тут есть нюанс: спустя определённое время манёвренные свойства, увы, ухудшаются. Впрочем, каких-то нерешаемых проблем с чередованием энергоблоков, работающих на АЭС в разных режимах, нет. Просто нужен обученный персонал.
Атомная электростанция в Сиво, оборудованная реакторами N4
Есть пример работы модернизированных реакторов ВВЭР-440 (на 520 МВт) на финской АЭС «Ловииса». Там они меняют мощность в довольно широком диапазоне — от 50% до 100%. Так что есть возможность добиться работы реактора самой обычной АЭС в манёвренном режиме без особых потерь. Нужны только деньги на модернизацию, время и желание её проводить.
Но даже если всё вышесказанное — не по фэн-шую, есть ещё один вариант. АЭС, работающая в связи с накопителем энергии.
И нет, это не очередной вундерпроект от Илона Маска. Это обычная гидроаккумулирующая электростанция — ГАЭС. Формально реактор и парогазовое оборудование атомной станции будут работать на номинальной мощности. Но благодаря ГАЭС любой потребитель — от металлургического завода или города до портового склада — получит столько мощности, сколько ему нужно. А лишнюю можно будет запасать.
Схема гидроаккумулирующей электростанции
Пентагон нас спасёт. Наверное
Конечно же, не везде можно поставить ГАЭС. И не каждое правительство будет вкладывать бабки в модернизацию уже построенных станций. Далеко не всякий частник сможет довести до работающего тестового прототипа SMR-реактор. Не стоит сбрасывать со счетов и озабоченную общественность — палки в колёса она умеет ставить просто на «отлично».
Но у АЭС есть мощные поклонники в Пентагоне.
После атаки дронов на саудовский нефтезавод американские ВВС задумались о создании лазерного ПВО с питанием от компактной атомной установки. Сверхмалый атомный реактор для военных целей — то, что надо мировой энергетике.
Будем надеяться, под данную разработку Пентагон выделит пару миллиардов долларов (а ещё лучше — пару десятков). Чтобы «зелёные» политики не успели угробить атомную энергетику — одно из лучших достижений 20 века. Впрочем, атомная энергетика вполне способна сама разобраться со своими проблемами.
Мнение редакции не всегда совпадает с мнением автора.