Атомный нацпроект

Правительство утвердило паспорт комплексной программы развития атомной науки, техники и технологий

Текст: Ольга Ганжур

Программу «Развитие техники, технологий и научных исследований в области использования атомной энергии в РФ на период до 2024 года» (РТТН) готовили долго и скрупулезно. В 2018 году в Росатоме утвердили стратегию научно-технического развития на перспективу до 2100 года. В ней определены ключевые направления НИОКР, которыми будет заниматься госкорпорация в сотрудничестве с Российской академией наук, Курчатовским институтом, ведущими вузами и научными центрами страны. Результаты этих работ должны стать основой глобального лидерства российской атомной отрасли.

Часть НИОКР по стратегическим направлениям вошли в комплексную программу, которую разработали лучшие умы отрасли. Еще на стадии согласования в правительстве решили, что управление программой и ее реализация будут идти по правилам, действующим в отношении национальных проектов. Так что, по сути, РТТН — еще один, 14-й национальный проект. Как и все национальные проекты, программа ориентирована на достижение целей 2024 года, однако закладывает основы для развития атомной науки и технологий в горизонте ближайших десятилетий. Успешное выполнение программы должно способствовать диверсификации отечественной экономики и укреплению лидерства РФ на мировых рынках технологий мирного атома.

Об утверждении комплексной программы РТТН объявил 4 февраля премьер-министр РФ Михаил Мишустин на рабочей встрече с главой Росатома Алексеем Лихачевым. «Росатом уже давно вышел за рамки ядерной энергетики, он занимается цифровыми, квантовыми, лазерными и многими другими технологиями, — подчеркнул премьер. — По поручению президента разработана и уже реализуется комплексная программа развития атомной промышленности до 2024 года».

«Для нас очень важно, что в апреле сложного 2020 года президент подписал поручение о создании национальной программы, а вы в декабре утвердили ее, — сказал генеральный директор Росатома. — Это для нас и знак признания, и серьезный аванс на будущее. Считаем, что сможем укрепить лидерство в традиционных направлениях и развить новые». В обращении к сотрудникам отрасли Алексей Лихачев отметил, что правительство также поддержало проект госкорпорации «Большой Саров» по созданию на базе РФЯЦ-ВНИИЭФ Национального центра физики и математики. Глава Росатома подчеркнул, что эти программы придадут импульс для развития всей отечественной науки, а их реализация будет идти в тесной кооперации с Академией наук, Курчатовским институтом и ведущими вузами страны.

В программу РТТН вошли пять федеральных проектов. Разбираем цели и основные задачи каждого из них.

1. Двухкомпонентная ядерная энергетика

Цель: подготовить переход на двухкомпонентную атомную энергетику на основе быстрых и тепловых реакторов.

Задачи:

1. Разработка проекта водо-водяного реактора со спектральным регулированием ВВЭР-С и концептуального проекта энергоблока с таким реактором. Внедрение ВВЭР-С позволит существенно снизить расход природного урана.
2. Продолжение сооружения опытно-демонстрационного энергокомплекса (ОДЭК) на базе реактора на быстрых нейтронах со свинцовым теплоносителем БРЕСТ-ОД-300. Ожидаемые результаты к 2024 году: ввод в опытно-промышленную эксплуатацию модуля по производству топлива, энергоблок построен на 70–80 %, начато сооружение модуля переработки ОЯТ.
3. Разработка проектов промышленных энергетических комплексов на базе быстрых реакторов большой мощности.

Комментарии

Владимир Асмолов, советник гендиректора Росатома, научный руководитель приоритетного направления научно-технологического развития (ПННТР) «Развитие современной ядерной энергетики на базе реакторов ВВЭР»:

Технология ВВЭР имеет большие резервы для развития, и качественный скачок в ее развитии необходим. Я уверен, что в ближайшие 20 лет на внешнем рынке будет востребована только эта технология. Создание ВВЭР-С — важнейшая задача для госкорпорации на ближайшие шесть-восемь лет. НИОКР уже идут, их финансирует Росатом и АО «Концерн Росэнергоатом», за последние два года выделено более 500 млн рублей. По программе РТТН мы получим дополнительные бюджетные деньги, которые помогут реализовать проект. Есть огромное желание к 2028 году иметь уже технический проект, после согласования которого в Ростехнадзоре мы сможем начать сооружение референтного блока.

Евгений Адамов, научный руководитель проектного направления «Прорыв»:

ОДЭК — прообраз безопасной, экологичной, конкурентоспособной и практически неограниченной по сырью ядерной энергетики будущего. Программа РТТН отражает заинтересованность государства в долгосрочном инновационном развитии двухкомпонентной ядерной энергетики и гарантирует, что очень важно, непрерывность финансирования мероприятий проектного направления «Прорыв», в рамках которого осуществляется разработка и демонстрация быстрой реакторной компоненты и технологий замыкания ядерного топливного цикла.

2. Экспериментально-стендовая база

Цель: создать мощную инновационную экспериментальную базу для развития атомной энергетики прежде всего на площадке НИИ атомных реакторов в Димитровграде.

Задачи:

1. Сооружение и пуск многоцелевого быстрого исследовательского реактора МБИР.
2. Создание исследовательского полифункционального радиохимического комплекса.
3. Продление срока службы исследовательского реактора БОР-60 до 2025 года.
4. Создание петлевой установки с естественной циркуляцией жидкосолевого теплоносителя.

Комментарий

Александр Тузов, директор НИИАР:

Большие ожидания атомщиков нашей страны и международного научного сообщества связаны с проектом многоцелевого быстрого исследовательского реактора МБИР. Создание в Димитровграде уникальных исследовательских комплексов МБИР и ПРК качественно улучшит наши компетенции и экспериментальные возможности.

 

3. Термоядерные и плазменные технологии

Цель: сохранение и укрепление национальных компетенций в области термоядерных и плазменных технологий, развитие исследовательской инфраструктуры, продвижение к освоению и использованию термоядерной энергии.

Задачи:

1. Разработка концептуального проекта гибридного реактора, который может использоваться не только для выработки электроэнергии, но и для наработки топлива и дожигания минорных актинидов.
2. Разработка проектов плазменного ракетного двигателя.
3. Разработка систем электромагнитного и корпускулярного нагрева плазмы, инновационной технологии литиевой защиты первой стенки и дивертора для перспективных термоядерных реакторов.
4. Создание инфраструктуры для нового токамака, экспериментально-стендовой базы для испытания плазменных ракетных двигателей и мощного источника нейтронов для исследования материалов перспективных термоядерных реакторов на территории АО «ГНЦ РФ ТРИНИТИ».
5. Исследования в области лазерного термоядерного синтеза.

Комментарий

Виктор Ильгисонис, научный руководитель ПННТР «Термоядерные и плазменные технологии», директор направления научно-технических исследований и разработок Росатома:

Этот федеральный проект в составе РТТН — единственная за последние 30 лет целостная программа развития по управляемому термоядерному синтезу. Используя программу РТТН, мы рассчитываем получить и внедрить в России передовые наукоемкие технологии, созданные всем миром в рамках проекта ИТЭР, сохранить и развить на этой основе научные школы и систему подготовки кадров для будущей термоядерной энергетики.

4. Новые материалы и технологии

Цель: обеспечить новыми материалами действующие и перспективные ядерные установки.

Задачи:

1. Разработка материалов толерантного топлива для действующих реакторов типа ВВЭР, в том числе композитных оболочек на основе карбида кремния.
2. Создание материалов для активных зон перспективных реакторов ВВЭР-С и ВВЭР-СКД. Для ВВЭР-СКД также нужно разработать новое топливо.
3. Обоснование ресурса материалов, которые выбраны для создания референтных блоков атомных станций малой мощности и разработка новых материалов, в частности аустенитных сталей, которые позволят удешевить малые АЭС.
4. Разработка материалов для проектируемого исследовательского жидкосолевого реактора (ЖСР).
5. НИОКР по углеродным материалам, в частности, разработка мелкокристаллического графита нового поколения для перспективных высокотемпературных газовых реакторов и отдельных деталей ЖСР.
6. Аддитивные технологии, в частности, разработка методов 3D-печати тугоплавкими материалами и создание 4D-материалов для атомной энергетики.

Комментарий

Алексей Дуб, первый заместитель гендиректора АО «Наука и инновации», научный руководитель ПННТР «Новые материалы и технологии»:

Отдельный пункт федерального проекта — методические работы. Нам необходимо создать методику ускоренных испытаний, чтобы обеспечить более быструю разработку материалов для атомной энергетики. Что касается работ по ЖСР: пока планируется, что топливо в установке будут растворять в расплаве солей FLiBe. Материалы для него подобрали, теперь надо этот выбор обосновать. В перспективе реактор могут перевести на более эффективную композицию FLiNaK, но под нее пока нет обоснованных материалов. Их будут разрабатывать в рамках федерального проекта.

5. Референтные энергоблоки атомных электростанций

Цель: создание условий для серийного строительства инновационных энергоблоков атомных электростанций, востребованных на внутреннем и мировом рынках ядерных энергетический технологий.

Задачи:

1. Часть работ по сооружению двух блоков Курской АЭС-2 с инновационными реакторами ВВЭР-ТОИ. На 2024 год запланирован физпуск блока № 1.
2. Разработка технических проектов атомных станций малой мощности (АСММ) и получение лицензии на размещение пилотных энергоблоков.

Комментарии

Сергей Соловьев, научный руководитель ВНИИАЭС, научный руководитель ПННТР «Атомные станции малой мощности»:

В РТТН вошли проекты высокой степени готовности: наземная АСММ с реактором РИТМ-200 и термоэлектрическая станция «Елена» (разработка Курчатовского института, в основе — прямое преобразование тепловой энергии в электрическую. — Прим. ред.).

Евгений Пакерманов, президент АО «Русатом Оверсиз»:

Росатом реализует проект сооружения наземной АСММ с РУ РИТМ-200 в Республике Саха (Якутия). Важность его реализации обусловлена значительным экспортным потенциалом данной технологии в период после 2024 года при условии реализации референтного проекта в России. Объем доступного мирового рынка в сегменте АСММ оценивается в 23 ГВт на период 2025–2040 годов, а в число потенциальных заказчиков входят страны Латинской Америки, Африки, Азии и Восточной Европы.

Комментарий к программе РТТН

Андрей Никипелов, генеральный директор АО «Атомэнергомаш»:

Как машиностроительный дивизион, отвечающий за проектирование и изготовление оборудования, мы видим перспективы и для «большой», и для «малой» атомной энергетики.

 

 

Большая мощность

Атомная станция — это довольно уникальный специальный продукт. Проект ВВЭР-ТОИ (водо-водяной энергетический реактор типовой оптимизированный и информатизированный) — важный шаг к тому, чтобы оптимизировать и типизировать проекты АЭС, ускорить и удешевить их строительство. Вне зависимости от того, где будет строиться станция, разработчики и изготовители оборудования смогут пользоваться единой информационной базой с существующими отработанными решениями и адаптировать их к конкретному проекту. Это главное отличие ВВЭР-ТОИ от предыдущих проектов.

Но есть и инновационные конструктивные отличия: в корпусе реактора в зоне облучения стало на один сварной шов меньше, также изменена схема расположения парогенераторов в реакторной установке, компоновка зданий и сооружений АЭС, уменьшена площадь застройки и др. Все это позволило сократить сроки строительства АЭС при серийном сооружении, снизить стоимость строительства и эксплуатационные расходы по сравнению с проектом предыдущего поколения. Были улучшены и показатели реакторной установки: в прежних габаритах ВВЭР-1200 достигнуто увеличение электрической мощности практически на 100 МВт (до 1300 МВт). Несмотря на увеличение мощности, срок службы блока — 60 лет — при этом сохранен. Кроме того, в проекте заложена возможность использования МОКС-топлива. Иными словами, АЭС на базе этой технологии мощнее (1300 МВт), а строится быстрее и с меньшими затратами.

Курская АЭС-2 — первая станция, где используется технология ВВЭР-ТОИ. По графику физпуск 1 блока намечен на 2024 год, 2 блока — на 2026 год.

Малая мощность

Установки РИТМ, на базе которых развивается ледокольный флот и планируется развивать атомную энергетику малой мощности, — принципиально новое решение, не имеющее аналогов в мире и существенно отличающееся от предыдущих поколений реакторов. В серии РИТМ применена интегральная компоновка с расположением парогенераторов внутри корпуса реактора, что делает эти установки в полтора раза легче и почти в два раза компактнее предшественников. Кроме того, будучи почти на 20 % более мощными, чем КЛТ-40, установки РИТМ позволяют производить электроэнергию более эффективным с экономической точки зрения способом. Отсюда огромный потенциал этой технологии: не только флот, будь то ледоколы или гражданский торговый флот, в частности крупнотоннажные суда, но также и плавэнергоблоки, которыми мы активно занимаемся, и наземные АЭС малой мощности — работа над пилотным проектом первой из них как раз стартовала в Якутии.

Комментарий к программе РТТН

Вячеслав Першуков, руководитель проектного направления «Прорыв», спецпредставитель Росатома по международным и научно-техническим проектам:

Россия в рамках проектного направления «Прорыв» начала создание технологической платформы атомной отрасли на базе быстрых реакторов. В мире никто на это не отважился. Все кончалось бумагой, концептами. А мы взяли и сказали: будет замкнутый ядерный топливный цикл на базе реакторов на быстрых нейтронах. Да, нам трудно. Но уже видно, что мы не ошиблись, что движемся в нужном и правильном направлении. И уже принята комплексная программа РТТН, которая позволит завершить то, что мы начали в рамках ФЦП «Ядерные энерготехнологии нового поколения на период 2010–2015 годов и на перспективу до 2020 года».

В комплексной программе есть раздел «Двухкомпонентная атомная энергетика». В него вошли работы по развитию технологии ВВЭР и по быстрой тематике. Вторая часть программы — фактически весь «Прорыв». Во-первых, нам поручено достроить Модуль фабрикации топлива (МФР) и завершить ключевые работы по двум другим объектам опытно-демонстрационного энергокомплекса (ОДЭК), сооружаемого на площадке Сибирского химкомбината: реактору БРЕСТ-300 и модулю переработки ОЯТ.

Во-вторых, доработать проект быстрого натриевого реактора БН-1200. В последние годы конструкторы-разработчики вместе с проектировщиками предложили 12 новых технических решений, которые существенно изменили облик проектной и конструкторской документации. В частности, мы переориентировали БН-1200 с МОКС на СНУП-топливо, чтобы получить равновесную активную зону, перешли к интегральной компоновке. Проект становится конкурентоспособным. Но впереди еще ряд НИОКР. Решение по строительству первого в мире коммерческого быстрого реактора с натриевым теплоносителем может быть принято Росатомом в 2021 году. Для этого нужно показать экономическую целесообразность сооружения реактора, найти площадку у себя или в другой стране.

Третья задача — проектирование промышленного энергокомплекса (ПЭК) с быстрыми реакторами более высокой мощности, чем существующие и строящиеся. Мы хотим в этом проекте реализовать принцип пристанционного ядерного топливного цикла: вся ядерная инфраструктура — на одной площадке. В одном месте мы фабрикуем топливо, получаем электроэнергию и перерабатываем ОЯТ.