Що таке малі модульні реактори, будівництво яких розглядає Україна
ММР може виступати надійним та стабільним джерелом виробництва електроенергії для України в умовах, коли наша енергетична система зруйнована російськими дронами та ракетами.
Останніми тижнями українці активно обговорюють ChatGPT, ставлячи йому різні питання від простих і смішних про Арестовича до більш складних політичних або таких, що пов’язані із техніками та алгоритмами пошуку, аналізу та відбору інформації самого чата.
Один із державних банків навіть оголосив, що відтепер штучний інтелект готуватиме інформаційну колонку та відповідний ілюстративний матеріал на їхню офіційну сторінку у Фейсбуці. А Coca-Cola за допомогою ChatGPT буде створювати незвичайні рекламні лозунги.
Тож я вирішила запитати у ChatGPT, бути чи не бути малим модульним реакторам і про які переваги та недоліки технології знає чат-бот.
Отже, за його даними, малі модульні реактори – це "нова технологія ядерного енергетичного комплексу, яка базується на використанні компактних реакторних блоків. Вони можуть бути швидко збудовані та запущені в роботу, тому є привабливою альтернативою традиційним формам виробництва енергії. Основна перевага ММР – їх потенціал забезпечення безпеки, економічності та енергетичної незалежності. Однак, на шляху до використання ММР є деякі виклики, такі як регуляторна і правова база, соціально-економічні виміри, міжнародне співробітництво та інші. У цілому, ММР представляють собою перспективний напрямок розвитку ядерної енергетики, який може забезпечити безпечне та стабільне енергопостачання у майбутньому".
Ну що ж, непогано, але не зовсім так.
Трохи історії
Малі модульні реактори – не нова, але новітня технологія. Реактори малої потужності мають свою історію, яка бере свій початок ще з 40-х років минулого сторіччя. Основна ідея їхнього створення виникла в результаті досліджень та розробок, ініційованих Військово-повітряними силами США, армією та флотом.
З 1946 по 1961 рік Військово-повітряні сили витратили $1 млрд на розробку малого реактора для стратегічних бомбардувальників, але гроші та зусилля в цьому випадку виявилися витраченими марно.
Втім, у американського флоту були кращі успіхи при будівництві авіаносців та підводних човнів. Хоча реакторні установки малої потужності, котрі використовувались у воєнних цілях, мають суттєві відмінності від сучасних технологій ММР, та це був прототип технології, котру сьогодні активно розвивають американські, японські, корейські та інші компанії у світі.
Наприклад, на відміну від цивільних електростанцій, реактор підводного човна призначений для роботи у постійних стресових умовах. Крім того, для воєнних технологій економічна складова не завжди стоїть на першому місці. Адже основною перевагою морських ядерних реакторів є те, що вони дозволяють підводному човну залишатися в морі тривалий час без дозаправки.
Вони не повинні конкурувати з іншими видами генерації в економічному плані. Там головне – забезпечити тривале надійне енергопостачання.
Найбільш подібний до ММР був реактор, розроблений американською армією в рамках воєнної ядерно-енергетичної програми. Тоді було збудовано вісім реакторів малої потужності. Усі вони розміщувались на однакових по характеристиках майданчиках, які на сьогодні також вважаються перспективними для спорудження ММР.
Проте, на відміну від реакторів підводних човнів Воєнно-морських сил, реактори армії легко можна було замінити звичайними дизель-генераторами. Армія дійшла висновку, що розробка складних, компактних ядерних установок новітнього дизайну надто дорога та забирає багато часу.
Вони визнали, що витрати на розробку та виробництво таких установок насправді настільки високі, що можуть бути виправдані, лише якщо реактор має унікальну здатність і виконує чітко визначену мету. Тож у 1976 році армія США скасувала ядерно-енергетичну програму з подальшої розробки реакторів малої потужності.
Після припинення фінансування воєнних розробок технологією зацікавилась Комісія з атомної енергії США. Починаючи з 50-х років минулого сторіччя, було збудовано та введено в експлуатацію 17 реакторів із потужністю до 300 МВт. Ці реактори слугували прототипами для АЕС великої потужності.
Основною причиною для переходу від генерації малої потужності до великої виступала економічна складова: малі реактори виявились надто дорогими у приведеному значенні вартості спорудження та зняття із експлуатації до одиниці встановленої потужності.
Тобто, вартість на 1 кВт ММР була вищою, ніж для реакторів більшої потужності.
Основним аргументом на користь реакторів великої потужності слугувала думка, що один великий реактор – це багато реакторів малої потужності. Крім того, вартість однієї кіловат-години у деяких ММР у той час була вдвічі, а то і втричі дорожчою, ніж та ж кіловат-година, вироблена на вугільних електростанціях.
Останній у США реактор малої потужності 50 МВт було підключено до мережі у 1968 році. З того часу потужність АЕС почала стрімко зростати до 800 та навіть до 1300 МВт.
Звісно, малі модульні реактори розроблялись і будувались не тільки у Сполучених Штатах. Технологію розвивали у Індії, Японії, Великобританії, Італії, Франції, Німеччині, Швеції, Канаді. Також ММР застосовувались і в РФ, зокрема, на підводних човнах. Але усі вони слугували початком розвитку технологій АЕС великої потужності.
Нове – давно забуте старе
Як ми жартівливо полюбляємо казати про молодих людей, народжених після 1980-х "міленіали винайшли твердий гель для душу, панельне будівництво, радіо абощо", так само і ми знову винайшли малі модульні реактори. І причиною цьому знову послужила вартість: великі реактори стали коштувати надто дорого, а терміни їхнього будівництва затягувались на роки, навіть поза запланованих термінів.
Ви напевно чули, що частка електроенергії, виробленої атомними електростанціями у світі поволі знижується. Згідно з даними щорічних звітів з огляду світової атомної енергетики, частка генерації знизилась з 16% у 2004 році до 9,8% у 2022-му.
Втім, варто зазначити, що за останні десять років вона коливається в межах від 11 до 10%.
Причин спаду є кілька. По-перше, аварія на Чорнобильській АЕС, після котрої низка країн, в тому числі і Україна, наклали мораторій на подальше будівництво АЕС. Друга хвиля згортання чи призупинення атомної генерації сталась після аварії на японській АЕС Фукусіма.
По-друге, дорожнеча. Будівництво АЕС великої потужності супроводжується високими ризиками для інвесторів: вартість проєкту ВВЕР-1200 коливається в межах $10 млрд, строки будівництва 5-10 років, які, як показує досвід, ще й подовжуються, часті зміни політичних курсів і лідерів, що в свою чергу, може знижувати інвестиційну привабливість подібних проєктів.
Тому цілком очевидно, що держави і бізнес починають обирати безпечнішу, надійнішу технологію ММР, з коротшим терміном окупності та їхньою особливістю – модульним принципом.
Оскільки реактори великої потужності переважно будують держави або компанії, що працюють за принципом приватно-державного партнерства, то значні капіталовкладення для них можуть бути виправданими.
Але коли на ринку атомної генерації з’являються невеликі приватні компанії, муніципалітети чи локальні установи, то економічні показники знову виходять на передній план. Розмір інвестицій, термін окупності, ризики, пов’язані із тривалістю будівництва, відіграють важливу роль.
Іншою причиною повернення до технології реакторів малої потужності послугували кліматичні зміни та високі екологічні стандарти щодо викидів парникових газів, що також призвело до значного здорожчання технологій, які світ використовував десятиліттями.
Глобальні політичні рішення щодо скорочення споживання викопних видів палива, поступова відмова від використання вугілля визначили курс на розвиток відновлюваної енергетики та новітніх ядерних технологій.
Крім того, у 2022 році, як би трагічно це не було, потужним стимулом для розвитку ММР послужила військова агресія РФ проти України. Війна, попри інше, принесла в Європу глобальну енергетичну кризу, зростання цін не енергоносії, та найважливіше – наочно проілюструвала небезпеку енергетичних ігор, шантажу та використання енергоносіїв для здійснення політичного тиску, котрими промишляла росія вже не один десяток років.Тож світ згадав про давно забуті "старі" ММР. Втім, до "старих" реакторів малої потужності висунули нові вимоги – вони повинні бути дешевшими, безпечнішими та надійнішими.
Реалії сучасних ММР
Задля зниження вартості ММР повинні перейти з категорії пілотних до промислового виробництва. Заводське масштабне виробництво, стандартизація основних компонентів, спрощення регулюючого контролю (але не послаблення), чітке дотримання першопочаткових графіків будівництва, локалізація виробництва малих реакторів можуть значно знизити капітальні витрати на їх спорудження.
Тож розгляньмо основні переваги та недоліки малих модульних реакторів.
Знижена вартість
Капітальні витрати на спорудження ММР значно нижчі, ніж витрати на будівництво АЕС великої потужності. Разом з тим, терміни спорудження також коротші. Малі модульні реактори більш компактні, технологічно простіші і мають модульну структуру. Це означає, що така електростанція може бути введена в експлуатацію швидше і почати генерувати електроенергію відразу після завершення будівництва першого модуля. Тоді як будівництво наступних може продовжуватись на тому ж майданчику.
Маневровість та масштабованість
Дизайн ММР розроблений таким чином, що вони можуть експлуатуватись як самостійна електростанція, так і у поєднанні з іншими ММР та різними видами генерації. Найкращим чином ММР можуть доповнювати генерацію з відновлюваних джерел енергії. Оскільки відновлювана енергетика стрімко розвивається завдяки своїй екологічності, зниженню вартості, а також державній підтримці, очікується, що її частка в енергетичному балансі сягатиме 30-50%, або й більше. А це означає, що потрібні будуть стабілізуючі потужності, якими можуть слугувати ММР.
Крім того, у разі потреби нарощування потужності у випадку з ММР це може бути реалізовано без особливих труднощів, адже нові модулі можуть бути збудовані на тому ж майданчику, де вже розміщено попередні, та управлятись з того ж пункту управління, тим самим персоналом, котрий вже є на електростанції.
Безпека
Звісно, безпека є пріоритетом. Вона є найвищим пріоритетом в Україні і тільки після підтвердження безпечності технології розглядаються усі інші фактори, зокрема й економічний. Малі модульні реактори є більш безпечними, у тому числі, за рахунок пасивних систем безпеки. Це означає, що навіть у разі ядерної зими, коли людина не зможе бути присутньою на блочному щиті управління реактором, не матиме змоги здійснювати нагляд та контроль за станом енергоблока, системи безпеки самостійно, без участі людини, переведуть реактор у безпечний стан. Подібні системи безпеки знижують ризики виникнення важких ядерних аварій.Екологічність
Задля досягнення кліматичних цілей низка країн розглядає концепцію поєднання відновлюваної та атомної енергетики як основи для сталого майбутнього енергетичних систем. Атомну енергетику, разом з відновлюваними джерелами енергії, було визначено ключовою у боротьбі зі змінами клімату, а Єврокомісія підтримала пропозицію до так званого Додаткового кліматичного делегованого акту з оподаткування та включила атомну енергетику до списку екологічно сумісних видів діяльності для інвесторів.
Справедливо відзначити, що тут під екологічністю атомної енергетики мається на увазі рівень викидів парникових газів у порівнянні з електростанціями, що працюють на викопних видах палива.
Разом з тим, ММР проти АЕС великої потужності виробляють меншу кількість відпрацьованого ядерного палива та радіоактивних відходів, оскільки використовують значно меншу кількість палива.
Простота будівництва
Модулі модульних реакторів мають невеликі розміри і виготовляються "під ключ" заводом-виробником. Це спрощує їхнє транспортування та монтаж на майданчику. Разом з тим, модульне виробництво означає гарантовано високу якість установок.
Менша зона спостереження навколо ММР
Навколо кожної атомної електростанції створюється зона спостереження. В Україні зона спостереження навколо АЕС становить 30 км. Для таких зон розробляються плани аварійної готовності та реагування та компенсуються соціально-економічні ризики населенню від діяльності об'єктів підвищеної небезпеки. У випадку з ММР такі зони можуть бути або зовсім відсутніми, або мати менші масштаби. Це зі свого боку знижує ризики для населення, оскільки населені пункти можуть бути виключені із зони поширення радіоактивності у разі настання аварії. Такий підхід також знижує витрати на експлуатацію електростанції.
Надійність
ММР може виступати надійним та стабільним джерелом виробництва електроенергії для України в умовах, коли наша енергетична система зруйнована російськими дронами та ракетами.
Енергосистема, побудована на розподіленій генерації, є більш стабільною, надійною та безпечною з точки зору енергетичної безпеки.
Локальні об’єкти генерації невеликої потужності дозволять забезпечувати електроенергією, теплом та зв’язком максимальну кількість споживачів, незалежно від наявності ліній електропередач та системи розподілу, яка у нас є на сьогоднішні.
Енергетична безпека
Чим далі від РФ, тим краще. Маючи власну генерацію, засновану і збудовану не з часів Радянського Союзу, а інноваційну, безпечнішу, маневровішу, котра не має нічого спільного з північним неадекватним сусідом, Україна стане сильнішою на енергетичному фронті.
Звісно, АЕС, котрі на сьогодні експлуатуються в Україні не будуть виведені з експлуатації в найближчі роки. Їхня експлуатація буде продовжуватись так довго, як це буде можливо з точки зору безпеки. Але день, коли буде прийнято рішення про їхню зупинку, точно настане. Раніше чи пізніше. І треба бути готовими до цього. Крім того, існує низка питань, пов’язаних із експлуатацією ВВЕР в умовах сьогодення, відповіді на котрі Україна поки що не має.
Крім того, малі модульні реактори чудово доповнюють та балансують сонячні та вітрові електростанції, значна частина котрих хоч і виведена з експлуатації через значні пошкодження РФ під час вторгнення в Україну, та, очевидно, що буде відновлена якнайшвидше. Тож, як бачите, малий модульний реактор має численні переваги. Але не буває такої бочки з медом, щоби була без жодної, нехай навіть найменшої, ложечки дьогтю.
Вартість
Так, мова знову про вартість. Хоча капітальні витрати на спорудження ММР і є значно нижчими, порівняно з реакторами великої потужності, вони все ще достатньо високі для деяких країн. Неелектрифіковані країни не можуть собі дозволити подібних витрат. Таким чином, технологія залишається недоступною для низки бідних країн чи країн з економікою, що розвивається.
Відходи
Як відомо, питання поводження з радіоактивними відходами завжди актуальне і це те, що дуже тривожить населення. Адже, попри низькі викиди парникових газів, малі модульні реактори, хоч і в меншій кількості, але виробляють радіоактивні відходи.
Крім того, радіоактивні відходи будуть вироблятися і під час зняття з експлуатації АЕС. А це додаткові витрати, площа для сховищ, постійний нагляд та охорона таких об’єктів.
Також актуальним є питання поводження з відпрацьованим ядерним паливом. В Україні відпрацьоване ядерне паливо не потрапляє у категорію радіоактивних відходів. Для нього у нас відведена окрема роль – цінного ресурсу для майбутніх поколінь.
Та я спираюсь на європейські директиви і міжнародні норми, котрі розглядають відпрацьоване ядерне паливо як відходи і шукають способи його захоронення.
Таким чином, будуючи ММР, необхідно брати до уваги і питання зберігання та захоронення відпрацьованого ядерного палива. Яке, на мою думку, не створить додаткових до вже існуючих проблем із ВЯП.
Нерозповсюдження ядерних матеріалів
У країні триває війна. Чорнобильська АЕС та Запорізька АЕС стали об’єктами здійснення ядерного тероризму. Росія постійно проводить обстріли як Запорізької АЕС. Обстрілюється ядерна підкритична установка "Джерело нейтронів" у Харкові.
Втрачено регулюючий контроль над джерелами іонізуючого випромінювання на низці установ і підприємств, котрі були захоплені або й досі лишаються в окупації.
Безсумнівно, Україна переможе і війна закінчиться. Але прецедент є і ніхто не застрахований від його повторення. Тож споруджувати нові ядерні установки, навіть малої потужності, – це ризик. Жодна з країн не застрахована від подібного вторгнення, ніхто не будує об’єкти генерації з огляду на те, що по ним ворог може запускати ракети. Тож потрібно ретельно зважувати усі можливі ризики та переваги, беручи до уваги й те, що надійне енергопостачання – це запорука успіху на фронті. Питання енергетичної безпеки не менш важливе, ніж потужність оборонного сектору.
Також при виборі технології ММР необхідно надати перевагу тим, гарантії безпеки котрих подібні до гарантій проєктів легководних реакторів на низькозбагаченому урані. Зокрема, це легководні ММР. З точки зору дотримання гарантій безпеки, такі реактори найбільш подібні до ВВЕР, котрі експлуатуються в Україні.
Виклики для нормативного та законодавчого регулювання і ліцензування
Оскільки технології ММР інноваційні, то вони не повною мірою відповідають чинним в Україні нормам і правилам. Законодавча та нормативно-правова база України розроблена таким чином, що в країні можна збудувати тільки ядерну установку типу ВВЕР. Усі інші сучасні (зокрема і енергоблоки великої потужності) будуть мати відступи від національних вимог, але при цьому матимуть значно вищі показники безпеки. Нонсенс, але це правда.
Тож перед країною, котра планує будівництво малих модульних реакторів, постає задача зі встановлення нових зрозумілих усім учасникам правил, розробки відповідних документів та законів як щодо спорудження та експлуатації ММР, так і щодо питання поводження з радіоактивними відходами та відпрацьованим ядерним паливом.
Громадський спротив
Кожне будівництво будь-якого нового об’єкту, пов’язаного із потенційними ризиками для населення, супроводжується або громадським спротивом, або незгодою з тими чи іншими умовами реалізації проєкту.
Якщо ж мова про нову АЕС, нехай навіть малої потужності, варто очікувати зростання інтересу громадськості до цієї теми та, можливо, нову хвилю протестів. І така реакція суспільства передбачувана і більше того, нормальна.
Задля зменшення спротиву населення необхідно залучати громадськість до питання будівництва АЕС на самих ранніх етапах розробки проєкту, ще задовго до початку будівництва, демонструвати прозорість і повагу до суспільства. Надавати усю інформацію у зрозумілій формі та у повному обсязі. Бути, врешті-решт, компанією з високим рівнем корпоративної соціальної відповідальності.
Будувати чи не будувати
Пораду про те, чи будувати ММР в Україні, ми також можемо запитати у штучного інтелекту. Але хоч би що там не було, все ж важливо, аби подібні рішення ухвалювалися людьми.
Рішення про будівництво ММР повинно ухвалюватися державою на найвищому рівні та поступово реалізовуватись відповідальними органами та визначеними установами.
Інноваційна технологія, хоч і приваблива та має низку переваг, все ж має і певні ризики. Задля їх мінімізації необхідно проводити підготовчу роботу, розробляти відповідну законодавчу та нормативно-правову базу, готувати рішення та підґрунтя для розвитку технології в Україні. А це за рік не зробиться.
Тож, якщо Україна хоче залишитись в клубі великих гравців атомної енергетики, відповідні кроки необхідно здійснювати вже сьогодні.
Тетяна Вербицька - прес-секретар ДП "Державний науково-технічний центр з ядерної та радіаційної безпеки"
