В стратегию развития Электроэнергетического дивизиона до 2030 года входят девять ключевых направлений, – сообщил Валерий БЕЗЗУБЦЕВ, директор по технологическому развитию АО «Концерн Росэнергоатом» на семинаре ВНИИАЭС «Абагяновские чтения». Первые два направления традиционны: это сооружение и эксплуатация АЭС. Пять других направлений – новые бизнесы. Еще два – организационное и технологическое развитие дивизиона
В настоящее время Концерн эксплуатирует 36 энергоблоков; в промышленную эксплуатацию передан блок № 7 Нововоронежской АЭС, впервые в мире введена в эксплуатацию плавучая атомная электростанция в Певеке. По итогам года ожидается выработка электроэнергии более 208 млрд кВт∙ч, что станет очередным российским историческим рекордом. Продолжается строительство трех энергоблоков – два энергоблока с реактором ВВЭР-ТОИ возводятся на Курской АЭС-2. Еще один блок проекта «АЭС-2006» на Ленинградской АЭС находится в высокой степени готовности, в 2020 году ожидается начало операций по физическому пуску и его опытно-промышленной эксплуатации.
Ожидается, что до 2030 года будет построен и введен в эксплуатацию один энергоблок на Смоленской АЭС. Можно прогнозировать, что к 2030 году Концерн сохранит уровень генерации примерно на уровне 2017 года. Поскольку в настоящее время проводится корректировка «Энергетической стратегии Российской Федерации до 2035 года», это позволяет надеяться на рост прогноза производства электроэнергии и атомной энергетики в частности.
В стратегию развития Электроэнергетического дивизиона до 2030 года входят девять ключевых направлений. Первые два традиционны: это сооружение и эксплуатация АЭС. Пять других направлений – новые бизнесы. Еще два – организационное и технологическое развитие дивизиона. На последнем направлении и остановимся более подробно.
В 2019 году в Госкорпорации «Росатом» принят ряд политических и программных документов, которые помогают прогнозировать развитие Электроэнергетического дивизиона. В первую очередь, это «Стратегия развития атомной энергетики до 2050 года и на перспективу до 2100 года». Разработка Стратегии проходила довольно сложно, обсуждалось несколько вариантов этого документа. Согласованный вариант Стратегии был рассмотрен и утвержден на заседании президиума Научно-технического совета Госкорпорации «Росатом». На основе этого документа были созданы единый отраслевой тематический план НИОКР и проект комплексной программы развития атомной науки, техники и технологий, которая по масштабу и объемам финансирования работ сопоставима с национальным проектом. В настоящее время комплексная программа проходит согласование в федеральных органах исполнительной власти перед ее утверждением. Среди основных направлений, составляющих и Стратегию, и комплексную программу, можно выделить четыре ключевых, которые послужат основой для опережающего технологического развития Электроэнергетического дивизиона.
Во-первых, это направление по обоснованию создания двухкомпонентной ядерной энергетической системы, основанной на дальнейшем развитии технологии реакторов ВВЭР и на развитии технологии реакторов на быстрых нейтронах с единым замкнутым ядерным топливным циклом. Второе направление, сопоставимое по важности для Концерна с первым направлением, – дальнейшее развитие технологии реакторов ВВЭР. Хотя новые энергоблоки с реакторами ВВЭР востребованы в стране не в таком объеме, как это ожидалось ранее, все более активно реализуются зарубежные проекты Росатома, и запрос на дальнейшее совершенствование этой технологии, несомненно, сохраняется. Третье относительно новое для нас направление – это атомно-водородная энергетика. Использование водорода как нового вида топлива активно обсуждается во всем мире. «Водородное направление» получило поддержку на уровне МАГАТЭ. Госкорпорация «Росатом» в своих планах также рассматривает это направление как стратегическое. Наконец, четвертое направление – это развитие атомных станций малой мощности.
Каковы основные ожидаемые результаты НИОКР 2019 года и работы, которые планируется выполнить в 2020 году по первому направлению? Работы, которые проводит Концерн по первому направлению, связаны с обоснованием перевода реактора БН-800 на 100%-ное использование МОКС-топлива. В рамках этого направления также проводятся работы, направленные на увеличение длительности топливной кампании реакторов БН за счет применения новых материалов для оболочек твэлов. В реакторе БН-600 уже используется новая радиационно стойкая сталь оболочек твэлов. Применительно к реактору БН-800 должны быть проведены аналогичные исследования по обоснованию работоспособности твэлов при увеличении длительности топливной кампании. Дальнейшее направление работы – отработка новых топливных элементов для реактора БН-1200М.
Комплексные исследования всей системы, состоящей из быстрых и тепловых реакторов с единым замкнутым ядерным топливным циклом, – сложная многоаспектная работа, которая ведется уже несколько лет и цель которой – показать оптимальное соотношение быстрых и тепловых реакторов, оптимизировать потоки ядерных материалов, РАО и ОЯТ. Эта работа проводится при головной роли ВНИИАЭС; привлечены и другие отраслевые организации. Ожидается, что в 2020 году на основе методики, разработка которой завершена в 2019 году, будет создан программный продукт для вариантных расчетов такой двухкомпонентной системы.
Работы по реактору БН-1200 решением Госкорпорации «Росатом» были переданы в проектное направление «Прорыв»; в этом и следующем году планируется завершить дополнительные НИОКР по модернизируемой реакторной установке, выполнить технико-экономическое обоснование для энергоблока с модернизированным реактором. Основной критерий проводимых исследований – сопоставимость экономических параметров энергоблока с быстрым реактором с аналогичными экономическими параметрами современного энергоблока с реактором ВВЭР-ТОИ. Рассчитываем, что к концу 2020 года после завершения этих исследований будет принято положительное решение о дальнейшей реализации Концерном этого проекта. Не погружаясь в подробности реализации всех технических задач проектного направления «Прорыв», отметим, что в реакторе БН-600 энергоблока № 3 Белоярской АЭС проходят испытания экспериментальных ТВС с нитридным смешанным уран-плутониевым топливом. Работа по обоснованию такого топлива в реакторе на быстрых нейтронах еще далека до завершения, хотя определенные успехи в этой технологии уже есть.
ВВЭР наше всё
Ключевое направление развития реакторных технологий для Концерна – это дальнейшее развитие технологии ВВЭР. В конце 2018 года руководством Госкорпорации «Росатом» было принято решение о том, что развитие этой технологии будет осуществляться по трем основным направлениям. Первое – совершенствование традиционных технологий ВВЭР; второе – разработка и последующее создание реактора ВВЭР со спектральным регулированием в активной зоне (сокращенное название ВВЭР-С); третье – отработка технологий реактора ВВЭР со сверхкритическими параметрами теплоносителя (ВВРЭ-СКД). В «дорожной карте» НИОКР по совершенствованию традиционной технологии ВВЭР находятся 23 темы, заказчиком этих работ выступает Концерн, участники работ – Курчатовский институт, отраслевые институты, в том числе ВНИИАЭС. Поставлена задача завершить эти исследования в течение трех лет. В основном работы касаются совершенствования конструкций реакторных установок, оптимизации систем безопасности, совершенствования технологий сооружения и ремонта реактора.
В целом 23 темы НИОКР закрывают все ключевые направления по развитию ВВЭР, и следует ожидать, что полученные результаты позволят выйти на новые, более эффективные показатели новых блоков с этим типом реакторов.
Тема реактора ВВЭР со спектральным регулированием уже несколько лет разрабатывается в Курчатовском институте совместно с ОКБ «Гидропресс». В этом году принято решение о переводе этой работы в ближайшие два года в стадию технико-экономических исследований, с тем чтобы оценить преимущества новой технологии в сравнении с традиционным водо-водяным реактором, использующим нейтроны теплового спектра. В новой технологии реактора ВВЭР-С планируется использование МОКС-топлива при стопроцентной загрузке активной зоны (напомним, что в активной зоне реактора ВВЭР-ТОИ смешанное уран-плутониевое топливо может быть использовано только частично). Ожидается, что реактор ВВЭР-С сможет работать в сочетании с быстрыми реакторами, обмениваясь плутонием по технологии замкнутого топливного цикла. В эту же разработку закладываются принципиальные технические решения как по реактору, так и по энергоблоку в целом, связанные с оптимизацией систем безопасности, снижением капитальных затрат. Оценивается возможность перехода на однопетлевую систему реакторной установки. Эти революционные решения, если они будут обоснованы и реализованы, позволят сказать о новом слове в становлении реакторов ВВЭР.
Что касается исследований по технологии ВВЭР-СКД, то они пока носят поисковый характер и рассматриваются совместно с нашими зарубежными коллегами в рамках Международного форума Generation IV.
Большие перспективы малой мощности
Хотя плавучая АЭС, основанная на реакторных технологиях для ледоколов, только вступает в строй, реакторные установки малой мощности – тема для отрасли не новая. В настоящее время в мире рассматривается целый ряд таких проектов; некоторые страны ориентируются на малые реакторы как наиболее приемлемую технологию для решения локальных задач энерго– и теплоснабжения. Пока массового применения этой технологии нет, поскольку пока еще предстоит продемонстрировать безопасность, эффективность и коммерческую привлекательность малых АЭС по сравнению с другими видами генерации. Однако этому направлению уделяется внимание со стороны МАГАТЭ, разрабатываются требования Евросоюза к атомным станциям малой мощности (АСММ). В России в комплексную программу развития включены две установки малой мощности – РИТМ-200 и «Шельф». Концерн является заказчиком и потенциальной эксплуатирующей организацией по установке «РИТМ-200», соисполнители работ «Русатом Оверсиз», АО «ОКБМ Африкантов», АО «ГСПИ» и другие организации. Предполагается,
что в рамках комплексной программы в 2024 году начнутся работы по сооружению первой малой АЭС на выбранной площадке. Задача – показать преимущества АСММ по сравнению с традиционными источниками энергии. В качестве площадок для референтной АСММ рассматриваются варианты в Челябинской области и Якутии. Среди ближайших приоритетных работ по этому направлению разработка технического проекта реакторной установки и ее обоснование в соответствии с требованиям федеральных норм и правил для АЭС, выбор и обоснование площадки размещения референтной АСММ, получение необходимых разрешительных документов и лицензий.
С легкостью водорода
Водородная энергетика – перспективное направление, выходящее по своему значению далеко за рамки атомной отрасли. Руководство этим направлением в Концерне возглавляет академик РАН Николай Николаевич Пономарев-Степной. В мире активно идут исследования и реализуются проекты использования водорода как источника энергии для автомобильного, железнодорожного, морского транспорта, для применения в отопительных системах. Несколько месяцев назад было подписано соглашение между Сахалинской областью, РЖД и Трансмашхолдингом об оценке эффективности водородной энергетики для региона. Росатом определен как производитель и поставщик водорода; в 2020 году технико-экономическое исследование этого вопроса должно быть завершено, результаты лягут в основу решения о дальнейшем развитии проекта.
Что касается комплексной программы развития водородной энергетики, то предполагается, что исследования должны быть проведены по трем направлениям: первое – технологии производства водорода, включая использование высокотемпературных гелиевых реакторов в качестве источника тепла; два других связаны с внедрением водорода как продукта в экономику и с вопросами безопасности. Предполагается, что в рамках комплексной программы «Развитие атомной науки, техники и технологий» к 2024 году должны быть созданы и продемонстрированы принципиальные технологии высокотемпературных газовых реакторов для производства промышленного тепла и технологии использования химико-технологических установок, реализующих наиболее выгодное производство водорода из природного газа. Заказчиком и будущей эксплуатирующей организацией по этому направлению в рамках комплексной программы «Атомная наука, техника и технологии» выступит Концерн.
Еще одно направление, которое следует отнести к опережающему технологическому развитию, – это цифровизация. Хотя компьютер не более чем инструмент, его значение стало настолько важно, что в Росатоме принята стратегия цифровизации, включающая работы по кибербезопасности, цифровизации производства энергии, управления электрическими сетями и сбытом электроэнергии и множество других вопросов. Что касается работ Электроэнергетического дивизиона, то ВНИИАЭС является лидером по вопросам предиктивной аналитики, кибербезопасности, создания и использования виртуально-цифровых инструментов. При этом Концерн готов активно поддерживать работы по приоритетным задачам цифровизации.
Что касается новых бизнесов, особое значение в их ряду имеют b-o-o (строю-владею-управляю) проекты АЭС. В полном объеме эта модель реализуется на АЭС «Аккую» в Турции, где все задачи обеспечения всего жизненного цикла АЭС – от сооружения, эксплуатации, вывода из эксплуатации и продажи электроэнергии – лягут на российскую сторону – Росатом и, соответственно, Концерн.
В ряду новых бизнесов дивизиона можно отметить использование мощностей АЭС для наработки изотопов. Так, ЛенинградскаяАЭС уже имеет значительный опыт производства кобальта-60 для его использования для нужд медицины. Сейчас к этой работе подключились и другие АЭС Концерна, где эксплуатируются реакторы РБМК. В 2018 году эта работа началась на Курской АЭС, в конце 2019 года приступила к производству изотопов Смоленская станция. Оценивается возможность производства высокоэффективных мощных изотопов (не только кобальта, но также йода и молибдена) в реакторах БН Белоярской АЭС.
Важное направление для будущей деятельности дивизиона – освоение технологий вывода из эксплуатации. В настоящее время в Концерне остановлены семь блоков, два из них уже находятся на этапе вывода из эксплуатации. К 2030 году планируется остановить 18 энергоблоков, восемь из которых будут находиться на этапе вывода из эксплуатации. Это весьма значительный объем. Для графитовых канальных реакторов будет отработан целый ряд технических и технологических решений для эффективного и безопасного проведения таких работ. В 2018 году были остановлены блоки № 1 Ленинградской АЭС и № 1 Билибинской АЭС, блок № 2 ЛАЭС планируется остановить в конце 2020 года. До 2030 года предстоит останов всех энергоблоков Билибинской, Ленинградской, Курской АЭС и энергоблока № 3 Белоярской АЭС. В течение длительного времени остановлены энергоблоки первой очереди Белоярской АЭС.
Практически все перечисленные направления технологического развития Концерна являются инновационными, и поэтому важно, чтобы каждая разработка завершалась результатом интеллектуальной деятельности с регистрацией права Концерна на этот результат. Это важное направление опережающего технологического развития и всей деятельности дивизиона в современных условиях при выходе отечественных разработок и технологий на внешний рынок.
Алексей Комольцев для журнала РЭА
