Чистая энергия лидерства: как развивают атомные технологии в России

Нацпроект «Новые атомные и энергетические технологии» включает 10 федеральных проектов. Например, федпроект «Новые технологии и производства литий-ионных и постлитиевых систем накопления электроэнергии» направлен на развитие производства аккумуляторов нового типа и повышение независимости от импортных поставок.

К 2030 году технологическая независимость отечественного ТЭК должна достичь 90%. В том числе доля российского оборудования в отрасли также вырастет до 90%.

По федпроектам «Новое оборудование и технологии в электроэнергетике» и «Новое оборудование и технологии в солнечной и ветрогенерации» разрабатывают и развивают технологии получения и распределения электроэнергии. К ним относится создание электротехнического оборудования, турбин большой и средней мощности, организация стендов и лабораторий. К 2030 году по нацпроекту построят Всероссийский испытательный центр, где будут разрабатывать и апробировать высоковольтное электротехническое оборудование классов напряжения до 750 кВ.

Пять федпроектов непосредственно относятся к термоядерным технологиям. «Новая атомная энергетика» охватывает разработку технологий замкнутого ядерного топливного цикла и энергоблоков нового поколения большой и средней мощности, а также линейки наземных АЭС малой мощности.

«Экспериментально-стендовая база для разработки технологий двухкомпонентной атомной энергетики» – вспомогательный федпроект, благодаря которому развивают инфраструктуру для испытаний новых технологий и материалов.

Федпроект «Технологии термоядерной энергетики» объединяет научные исследования, опытно-конструкторскую разработку и развитие технологий управляемого термоядерного синтеза и плазменных технологий. Над инновациями будут совместно работать организации «Росатома», Курчатовский институт, институты РАН и профильные университеты.

Задача федпроекта «Специальные материалы и технологии атомной энергетики» – подготовка и переподготовка квалифицированных кадров для отрасли. По нему будут также развивать новые технологии переработки высокоактивных отходов.

«Серийная референтность атомных электростанций большой и малой мощности» – федпроект, направленный на строительство новых блоков АЭС, увеличение доли ядерной энергии до 25% в общем энергетическом балансе страны к 2045 году.

Плавучий энергетический блок «Академик Ломоносов», введенный в строй в 2020 году – пример действующей мобильной атомной электростанции малой мощности. Судно находится в порту города Певека на Чукотке. Это уникальный проект российских атомщиков. Он может обеспечить электроэнергией населенный пункт, где живет 100 тысяч человек.

«Академик Ломоносов» предназначен для работы в составе плавучей атомной теплоэлектростанции (ПАТЭС). Станции такого типа способны обеспечивать электроэнергией крупные предприятия, портовые города, нефте- и газоперерабатывающие комплексы на морском шельфе.

ПАТЭС замещает выбывающие Билибинскую АЭС, запущенную в 1974 году, и Чаунскую ТЭЦ, которой более 70 лет. А также обеспечивает энергией основные горнодобывающие компании на западной Чукотке в Чаун-Билибинском энергоузле.

Главная задача, объединяющая все направления развития атомной энергетики, – создание двухкомпонентной ядерной системы с замкнутым топливным циклом. Именно с ней связывают будущее не только российской, но и мировой энергетики. Одно из преимуществ в экономичном расходовании топлива: при такой схеме его хватит на тысячи лет.

На современных АЭС топливо используют не полностью, а отходы – значительны. Так работают реакторы на тепловых нейтронах с водяным контуром или ВВЭР. Более 80% составляют реакторы корпусного типа, в которых тепло преобразуется в электричество с помощью тепловых турбин. Ядерное топливо для реакторов производят, обогащая природный уран. У реакторов ВВЭР на тепловых нейтронах эффективность использования урана – примерно 1%. Отработанное ядерное топливо попадает в защищенные хранилища, накапливается там и затем перерабатывается, но не полностью.

Двухкомпонентная схема с замкнутым ядерным топливным циклом позволит использовать отработанное топливо из хранилищ и другие радиоактивные отходы, а также эффективнее применять уран. В энергетическом комплексе замкнутого цикла два типа реакторов – водяные со спектральным регулированием ВВЭР-С и реакторы на быстрых нейтронах. Уже создан опытный образец БРЕСТ-ОД-300, разрабатывают и другие варианты.

ВВЭР-С позволят экономить природный уран при изготовлении топлива, а реакторы на быстрых нейтронах будут использовать отходы ядерного топлива, перерабатывая их и изготавливая новое топливо. Это главное преимущество быстрых реакторов, в которых нарабатывается больше новых делящихся изотопов, чем используется. Быстрые реакторы вырабатывают топливо для себя, а также способны накапливать его для реакторов других типов. К 2028 году построят энергоблок с реакторной установкой со свинцовым теплоносителем электрической мощностью 300 МВт. А к 2030 году разработают модуль переработки ядерного топлива в реакторе на быстрых нейтронах.

Серьезные планы развития атомной энергетики связаны и со строительством средних и малых АЭС – более экономичных и быстровозводимых. Уже к 2026 году создадут технологии атомной станции малой мощности на базе реакторной установки ШЕЛЬФ-М.

По нацпроекту продолжат создавать исследовательскую ядерную установку на базе универсального многоцелевого исследовательского реактора на быстрых нейтронах (МБИР). Такой ядерный «тренажер» с самой высокой в мире плотностью потока нейтронов необходим ученым для исследований в области новой ядерной энергетики.

К 2027 году по нацпроекту обновят инфраструктуру для исследований в области ядерной энергетики, в том числе установки токамак, в которых ядерная реакция происходит за счет электрического воздействия на вещество, нагретое до состояния плазмы.

В токамаках можно использовать очень недорогое и легко доступное сырье для получения ядерной энергии, например, дейтерий – этого вещества много в воде. Однако плазма остается стабильной всего несколько секунд. Одна из главных задач – продлить это состояние, чтобы использовать токамаки как источник безотходной и доступной атомной энергии.

Реконструируют также крупный исследовательский термоядерный комплекс ТСП, испытательные стенды для электрореактивных двигателей и мощного источника нейтронов.

В нашей стране развитая и давно сложившаяся система атомной энергетики. Часть действующих станций нуждается в обновлении, это увеличит их мощность и эффективность. Благодаря нацпроекту построят новые 1 и 2 блоки Курской АЭС – ввести их планируют в 2030 году. А также 3 и 4 блоки Ленинградской АЭС – работы завершат к 2032 году.

Россия – мировой лидер по строительству АЭС в других странах. Одна из них – АЭС «Аккую» на средиземноморском побережье Турции, сейчас это крупнейшая ядерная стройка в мире. Межправительственное соглашение о строительстве 4 энергоблоков общей мощностью 4800 МВт и эксплуатации АЭС подписали в мае 2010 года.

АЭС «Аккую» обеспечит электроэнергией более 10 регионов Турции и более 12 млн потребителей – как частных лиц, так и гражданские и промышленные объекты. В ее сооружении участвуют около 25 тысяч специалистов.

АЭС «Аккую» сможет выдержать землетрясение до 9 баллов – хоть и находится в сейсмически безопасном регионе, а также ураганы, наводнения, цунами высотой до 10 метров и падение самолета весом 20 тонн со скоростью 200м/с.

Основной принцип строительства объектов – безопасность и надежность. На АЭС установили реакторы нового поколения 3+, в системах безопасности использовали передовые российские разработки. Расчетный срок службы «Аккую» составляет 60 лет, его можно будет продлить еще на 20 лет.

Это экологически чистая современная станция, радиационный фон на ее территории постоянно замеряется. И он всегда в пределах естественного фона Земли.

Практически вся морская вода (более 99%), использованная на АЭС «Аккую» для охлаждения технологических сред в конденсаторах турбин и теплообменном оборудовании, будет возвращаться в море незагрязненной. Отходы размещают на специально оборудованных объектах и передают лицензированным операторам.

В зоне АЭС «Аккую» идет экологический мониторинг: наблюдение за состоянием растений и животных, измерение химических и радиационных показателей воздуха, поверхностных и подземных вод, донных отложений, почвы, сельскохозяйственной продукции местного производства, питьевой воды.

Другой уникальный зарубежный проект – АЭС «Куданкулам» в Индии, для которого создали гидрокомплекс с водозабором для морской охлаждающей воды. Сухой док для сооружения водоводов и систем рыбозащиты выходит в океан примерно на 700 м от береговой линии, все это пространство предварительно осушили. Площадка защищает станцию от возможных стихийных бедствий, связанных с близостью океана.

Водозабор спроектировали так, чтобы не вредить морским обитателям. Компрессоры формируют потоки воздуха в воде, поступающей для охлаждения систем АЭС, заставляя рыбу подниматься наверх. В верхних слоях водоструйные насосы создают быстрое течение, и через проемы рыбу выносит обратно в океан, а нижние слои воды идут на станцию.

Вы работаете на АЭС или строите ее? А может быть, разрабатываете новые технологии? Расскажите нам об этом.