Плавучие АЭС: как мирный атом обеспечивает развитие труднодоступных районов Арктики и каковы перспективы проекта сегодня
В декабре 2019 года в России заработала первая в мире плавучая атомная станция: судно «Академик Ломоносов» начало подавать электричество и тепло в сети Чукотки. «Моя энергия» вспомнила историю уникального проекта и спросила экспертов о будущем плавучих АЭС в России и мире.
Из истории «плавучих»
«Проект 20870», в рамках которого предусматривалось строительство плавучих атомных теплоэлектростанций (ПАТЭС), был реализован госкорпорацией «Росатом» для обеспечения электро- и тепловой энергией труднодоступных регионов российского Севера. На территории Арктики находятся девять субъектов РФ. Проблема энергодефицита долгое время оставалась для них нерешенной из-за дорогого привозного топлива и ограниченности периода его поставки.
Российские ученые и инженеры предложили необычное решение проблемы — использовать мирный атом для развития отдаленных районов нашей Арктики вместо строительства малых электростанций. Идея состояла в том, чтобы разместить в прибрежных районах Северного Ледовитого океана вместо ТЭЦ судно с небольшой «встроенной» АЭС, причем необходимое топливо будет уже на его борту.
Справедливости ради стоит сказать, что идею плавучих станций опробовали еще в СССР. Так, по заказу Министерства энергетики и электрификации СССР в 1969 году была построена первая плавучая электростанция с газотурбинной энергоустановкой мощностью 20 тысяч кВт для обеспечения электричеством Севера. Станция «Северное сияние» могла работать при температуре наружного воздуха до –65 ˚C. На Тюменском судостроительном заводе была построена серия таких «плавучек». Шесть станций эксплуатировались на Колыме, Печоре, Алдане, Надыме. Станция «Северное сияние-4» с увеличенной мощностью в 24 тысячи кВт функционировала на побережье Северного Ледовитого океана у мыса Шмидта.
Американская плавучая АЭС использовалась примерно в тот же период для снабжения Панамского канала энергией с 1968 по 1975 годы. В тот период зона испытывала острый дефицит электричества из-за недостаточной мощности локальной гидроэлектростанции. Электрическая мощность MH-1A Sturgis, работавшей на ядерном топливе, составляла 10 МВт. Правда, судно не было построено для нужд энергетики и представляло собой переоборудованный сухогруз. После его отбуксировали обратно в Штаты, где из реактора было выгружено топливо, а корабль отправился на утилизацию.
Из чего состоит плавучая АЭС?
Тем не менее «Академик Ломоносов» остается первой и пока единственной в мире ПАТЭС на севере. Специализированное судно спроектировали инженеры ОАО «ОКБМ Африкантов». Компания также выступила изготовителем и поставщиком оборудования реакторных установок тепловой мощностью 150 МВт каждая, а также поставила насосы и другое оборудование. Плавучий энергоблок, предназначенный для энергообеспечения крупных промышленных предприятий, портовых городов, нефтяных и газовых месторождений был создан на основе серийной энергоустановки атомных ледоколов, которая прошла обкатку во время их длительной эксплуатации в арктической зоне.
Строительство «Академика Ломоносова» стартовало на Балтийском заводе в Петербурге в 2008 году. Корабль состоит из двух судовых реакторов КЛТ-40С, которые используются на атомных ледоколах «Таймыр» и «Вайгач». Судно 144 км в длину и 30 метров в ширину имеет водоизмещение 21500 тонн. Электрическая мощность станции — 70 МВт, тепловая мощность — 50 Гкал/ч. Этого достаточно для обеспечения энергией города с населением около 100 тысяч человек. На борту ПАТЭС созданы все условия для комфортной работы и жизни экипажа: помимо помещений для проживания, там есть библиотека, спортзал, бассейн, банный комплекс, амбулатория, магазин.
На строительство плавучего энергоблока и ее ввод в эксплуатацию ушло более десяти лет. В 2010 году плавучий атомный гигант был спущен на воду, летом 2016 года проект вышел в стадию швартовых испытаний, а в декабре 2018 года была запущена первая реакторная установка. В 2020 году АЭС сдали в промышленную эксплуатацию.
Кроме уникального энергоблока, ПАТЭС состоит из береговой инфраструктуры. Чтобы запустить станцию, потребовалось построить новые объекты береговой сети, которые обеспечивают связь станции с высоковольтными сетями Чукотки. По данным концерна «Росэнергоатом», который выступил заказчиком проекта, станция была создана с большим запасом прочности для противодействия внешним угрозам. Так как безопасность была основным приоритетом при строительстве ПАТЭС, набор мощности реакторной установки происходил в несколько этапов. Каждый сопровождался проведением необходимых испытаний оборудования в целях ее безопасной эксплуатации.
Главная цель размещения ПАТЭС в Певеке — создание условий для ускоренного социально-экономического развития Чаунского муниципального района и Чукотки в целом. В перспективе она должна заменить постепенно выводимые из эксплуатации генерирующие мощности Чаунской ТЭЦ и Билибинской АЭС, которые составляют изолированный от единой энергосистемы энергоузел.
Каковы перспективы плавучих АЭС?
Создание первой в мире плавучей АЭС стало новой страницей в истории отечественной атомной науки, техники и судостроения, а также позволило укрепить геополитические позиции в Арктике. Плавучие АЭС позволят значительно расширить деятельность в районах Крайнего Севера и арктической зоны, которые изолированы от крупных населенных пунктов на несколько месяцев, объяснил «Моей энергии» заведующий кафедры экономики и управления предприятиями и производственными комплексами Санкт-Петербургского государственного экономического университета Александр Карлик.
«Россия всерьез и надолго расширяет свое присутствие в северных районах, в том числе в зоне Северного морского пути, что позволяет получить доступ к различным природным ресурсам и торговым маршрутам и в то же время лишить доступа к ним наших потенциальных противников, а также предоставить свободу передвижения военнослужащих в условиях кризиса, учитывая претензии ряда стран на богатство шельфа», — считает эксперт.
По мнению Александра Карлика, с появлением плавучих АЭС отпадет необходимость в электростанциях, работающих на ископаемом топливе, поскольку это требует предварительного завоза больших объемов угля, нефти или природного газа (так называемый «Северный завоз»).
«Рассматривая альтернативы ПАЭС, например со стороны стационарных АЭС, следует отметить, что изменения климата, смещение зон вечной мерзлоты повышают опасность строительства и эксплуатации стационарных атомных станций. Еще одним преимуществом ПАЭС является возможность обеспечения соответствующими энергетическими мощностями для постоянных, полупостоянных или временных станций в отдаленных районах, на льдинах или на поверхности воды в течение длительных периодов времени», — уверен Александр Карлик.
При этом он добавляет, что не стоит бояться возможной конкуренции плавучих АЭС с возобновляемыми источниками энергии, так как «зеленая» генерация может носить в арктическом регионе только частный характер. «Ветряная и солнечная энергия для районов севера могут быть полезны вспомогательной функцией, например они смогут обеспечить энергией отдельные поселки городского типа. Несомненно, им необходимо уделять внимание, наращивать соответствующие мощности, но способствовать достижению глобальных целей России в ближайшие десятилетия они не смогут, несмотря на широко рекламируемый энергопереход», — отмечает эксперт.
Сейчас Росатом работает над вторым поколением ПАТЭС с оптимизированным плавучим энергоблоком (OFPU). По планам корпорации он станет меньше и мощнее. Предполагается, что обновленный энергоблок будет оснащен двумя реакторами типа РИТМ-200M совокупной мощностью 100 МВт. Более того, осенью 2021 года компания объявила о подготовке к запуску строительства серии малых плавучих АЭС для Чукотки. Четыре таких станции обеспечат поставку электричества для освоения Баимской рудной зоны. «Росатом» неоднократно декларировал, что подобные «Академику Ломоносову» АЭС могут быть востребованы на международном рынке. Среди заинтересованных покупателей назывались Финляндия и Бангладеш. Стоимость «Академика Ломоносова», по данным шведского Ny Teknik, составляет порядка 331 миллионов долларов, однако новые плавучие АЭС должны стать дешевле и мощнее.
Подводные камни плавучих станций
Несмотря на явные преимущества, о тиражировании проекта плавучих АЭС в мировом масштабе говорить пока рано, считают опрошенные «Моей энергией» эксперты.
«МАГАТЭ предъявляет достаточно жесткие требования к подобным проектам. Опыт плавучей АЭС должен быть досконально изучен, но на это может потребоваться еще три-четыре года. Когда будут собраны полные характеристики, связанные с эксплуатацией и строительством объекта, тогда может быть принято какое-то решение. К тому же минусы проекта — масштабные затраты и сроки», — считает президент НИУ ВШЭ – Санкт-Петербург Александр Ходачек.
«В мире есть целый ряд сравнительно небольших стран, энергетика которых, с одной стороны, не нуждается в стационарных АЭС стандартной мощности в 1000 МВт, но которые, с другой стороны, испытывают сложности с обеспечением энергией. Для другой группы стран строительство стационарных АЭС привычного масштаба просто дорого. Стоимость современного атомного энергоблока составляет 5-6 миллиардов долларов. Можно говорить и о больших странах, которые не могут обеспечить электроэнергией всю территорию, но которым она необходима, например, на удаленных островах, на территориях существующих и потенциальных месторождений полезных ископаемых, которые невозможно разрабатывать без электроэнергии. С этой точки зрения реализация проекта «Академик Ломоносов» является привлекательной для ряда стран, если не вмешается политика. Пока же до реальных коммерческих предложений далеко», — считает Александр Карлик.
Помимо затрат и сроков реализации проекта, не стоит недооценивать экологические претензии в адрес энергетического морского гиганта. «Плавучий Чернобыль», «Ядерный «Титаник», «Чернобыль на льду» — как только не называли проект эко-активисты. Противники плавучей АЭС приводят в пример аварии на АЭС и подводных лодках. Необходимость снимать станцию «с якоря» каждые 12 лет для перезагрузки ядерного топлива также вызывает беспокойство в зарубежных СМИ.
Существует еще один критический тезис — террористическая угроза, продолжает Александр Карлик. «Кто-то даже подсчитал, что для надежной охраны ПАТЭС потребуется почти рота спецназа. Но эти заявления носят, скорее, политический и экономический характер. Если же говорить про «зеленую» энергетику, то она вряд ли станет препятствием для развития ПАТЭС. Основные тенденции развития современной энергетики в рамках энергоперехода — снижение использования углеводородных энергоносителей и рост объема производства энергии от ВИЭ. У ПАТЭС есть своя ниша, как и у всей атомной энергетики, и они уверенно займут ее в перспективе», — уверен эксперт.
Плавучая АЭС хорошо защищена и полностью безопасна для экологии, подчеркивает Александр Ходачек. «Тщательным образом на судне проводится контроль фона и других параметров, поэтому его опасность стремится к нулю», — отмечает президент НИУ ВШЭ – Санкт-Петербург.
Между тем перспективы плавучих АЭС выходят за рамки энергетики. Не исключено, что ПАТЭС смогут решать и другую острую для многих стран проблему — обеспечение жителей качественной питьевой водой путем опреснения морской воды. Этот функционал стал возможен благодаря водоопреснительному комплексу мощностью до 240 000 кубометров чистой пресной воды в сутки. Для очистки в нем может использоваться как технология обратного осмоса (когда вода проходит через полупроницаемую мембрану без растворенных в ней примесей), так и многоступенчатые испарительные установки. Учитывая, что объем мирового рынка опреснения морской воды превышает 15 миллиардов долларов, а от дефицита питьевой воды уже сейчас страдает до 40% населения планеты, эта функция плавучих атомных станций в будущем может быть весьма востребована на мировом рынке.