Малые реакторы для больших задач
Атомные станции малой мощности пользуются спросом у недропользователей
Росатом, который уже несколько лет эксплуатирует первую в мире плавучую атомную станцию малой мощности (АСММ), разрабатывает еще несколько малых модульных решений для удаленных арктических регионов. Все они предназначены для энергоснабжения объектов недропользования и объектов социальной сферы.
Плавучий энергетический блок (ПЭБ) «Академик Ломоносов» был подключен к изолированной сети Чаун-Билибинского энергоузла 12 декабря 2019 года. С этой даты начинается новейшая история малой атомной энергетики не только в России, но и во всем мире.
Оказалось, что атомная генерация выгодна недропользователям, которые намерены развивать крупные многолетние проекты, расположенные далеко от мощных существующих центров генерации. ПЭБ «Академик Ломоносов» также продемонстрировал эффективность для энергообеспечения изолированных от центральных энергосетей районов Российской Федерации.
Плавэнергоблоки для Баимского
Первым из проектов в изолированных от центральных энергосетей районах в России стал Баимский ГОК, который строится на сырьевой базе месторождения Песчанка (Баимская рудная зона). Для энергоснабжения ГОКа рассматривались три варианта: плавучие платформы на сжиженном газе, плавучие атомные станции и ЛЭП от магаданского каскада ГЭС. Соперничество между сторонниками каждого из вариантов шло несколько лет. Сначала отказались от ЛЭП. Потом — от газовой платформы. Выбор в пользу атома был прагматическим, обусловленным в том числе высокой волатильностью цен на газ осенью 2021 года. «Я считаю, что эта задумка просто гениальная. Рассматривались два варианта: газовая или атомная плавучая станция. И я ни на секунду не сомневаюсь, особенно с учетом последних событий на газовом рынке, что выбор в пользу атомной электроэнергии абсолютно правильный. Нам необходима долгосрочная гарантия стабильных цен. И то, что мы делаем с Росатомом, я считаю, будет одним из самых продвинутых решений в мире», — заявил, выступая на Российской экономической неделе — 2021, совладелец KAZ Minerals (тогда — конечный бенефициар Баимского ГОКа) Олег Новачук.
Для Баимского ГОКа Росатом строит четыре модернизированных плавэнергоблока. На каждом предусмотрены две реакторные установки РИТМ-200С. Реакторными установками РИТМ-200 оснащаются и новые серийные атомные ледоколы серии 22220. Мощность РИТМов выше, чем КЛТ-40C, установленных на ПАТЭС (106 МВт против 70 МВт для комплекта из двух установок, которыми оснащается плавэнергоблок). Также у модернизированных ПЭБ почти вчетверо выше (8 ТВт·ч против 2,1 ТВт·ч) энергоресурс активной зоны.
На текущий момент для баимских плавэнергоблоков разработаны технический проект, отчет по обоснованию безопасности и рабочая конструкторская документация. В 2022 году на Научно-техническом совете проектная документация была утверждена Дирекцией СМП, в 2023 году АО «ВНИИАЭС» провело экспертизу экономических параметров проекта, ведется изготовление оборудования. В частности, на верфи уже идет изготовление двух корпусов. По третьему и четвертому продолжаются переговоры с верфями. После изготовления ПЭБы для Баимского ГОКа будут доставлены на место базирования возле мыса Наглёйнын.
В структуре Росатома отвечать за поставку электроэнергии на ГОК будет АО «Чукотатомэнерго» — дочерняя структура Росатома. ЛЭП от плавучих АСММ до предприятия будет построена по концессии, которую «Баимская энерджи» (подконтрольная недропользователю) заключила с администрацией Чукотского автономного округа.
Пока плавэнергоблоки строятся, электроэнергию Баимскому ГОКу (который также находится в стадии строительства) поставляет Билибинская АЭС по ЛЭП Билибино — Песчанка. По этой же линии, кстати, получает атомную электроэнергию и еще один горнодобывающий проект — золотой рудник Кекура. Но вскоре Баимский ГОК сможет подключиться к ПАТЭС. Раньше это было невозможно из-за ограничений пропускной способности существующей ЛЭП между городами Певек и Билибино. Новая одноцепная ЛЭП напряжением 110 кВ уже построена, ее вторая очередь по плану должна быть готова в 2025 году.
Таким образом, поставки из двух различных атомных источников сделают энергоснабжение Баимского ГОКа надежным и предсказуемым как по качеству, так и по цене.
Росатом разработал целое семейство ПЭБов, разных по мощности и климатической специфике. Есть вариант не только для Арктики, но и для юга. Для тропических стран Росатом предлагает ПЭБы мощностью 100 МВт. Кроме того, завершается разработка ПЭБа на базе двух РУ РИТМ-400М, выдающих 175 МВт. Желающие приобрести такие плавэнергоблоки тоже есть. «В условиях волатильности мирового энергорынка очевидная привлекательность атомной энергии — ее экологичность, прогнозируемая на годы стоимость — еще больше подогревает интерес промышленных компаний и целых стран к атомной и особенно малой атомной энергетике. Плавэнергоблоки — отличный ответ на потребность рынка в зеленой, устойчивой, масштабируемой и, что важно, еще и мобильной мощности. Сейчас наша задача — максимально удовлетворить этот спрос, не просто предложив потенциальным заказчикам серийный продукт, но и обеспечив для него эффективную цену и сжатые сроки строительства», — заявил на форуме «Нева» заместитель генерального директора госкорпорации «Росатом» по машиностроению и индустриальным решениям Андрей Никипелов.
Первая наземная для Якутии
В Якутии, вблизи поселка Усть-Куйга, идет подготовка к возведению первой в России современной наземной АСММ с реакторной установкой РИТМ-200Н. Станция будет обеспечивать электроэнергией как сам поселок, так и крупнейший золотой рудник Кючус — проект компании «Белое золото» (совместное предприятие госкорпорации «Ростех» и холдинга «Селигдар»). Использование электроэнергии от АСММ в объеме не менее 35 МВт — одно из условий аукциона на право отработки месторождения, которое до этого находилось в нераспределенном фонде недр.
В 2022 году ПАО «Селигдар» заключило с АО «Русатом Оверсиз» (АО «РАОС»), которое курирует в отрасли создание АСММ, соглашение о поставке и потреблении электроэнергии на 40 лет.
Для этой АСММ АО «ОКБМ Африкантов» разрабатывает специальную, наземную версию реакторной установки РИТМ-200 — РИТМ-200Н. АО «ГСПИ» является генеральным проектировщиком станции, за реализацию проекта отвечает АО «РАОС», эксплуатировать будущую АСММ будет АО «Концерн Росэнергоатом». Поскольку АСММ наземная, разработчики закладывают особые технические решения и выполняют обосновывающие НИОКР, нацеленные, в частности, на увеличение срока службы незаменяемого оборудования с 40 до 60 лет. Создаются пассивные системы безопасности, которые должны обеспечить безопасное состояние реакторной установки в течение не менее трех суток при полном обесточивании, в том числе сопровождаемом потерей теплоносителя (аварии фукусимского типа). Для управления такими авариями в реакторе будут установлены сигнализаторы уровня теплоносителя. Их данные сделают реакцию на непредвиденные события более точной. Для контроля состояния корпуса реактора во время эксплуатации будут использованы так называемые образцы-свидетели — образцы из стали того же состава, что и корпус реактора. Их можно будет извлекать и подвергать разрушающему контролю. Для соответствия наземным нормам и правилам в РИТМ-200Н разрабатывается новый проект активной зоны и соответствующая топливная кампания.
В соответствии со стратегией безопасности госкорпорации «Росатом» и концепцией технологии реакторов поколения III+ разрабатываются решения, защищающие станцию от внешних воздействий, как природных, так и техногенных, например землетрясений, серьезных снеговых нагрузок или падения летательного аппарата.
Тепловая мощность РИТМ-200Н составит 190 МВт, электрическая — 55 МВт. Коэффициент использования установленной мощности, как ожидается, будет выше 90%. Одно из достоинств конструкции — длинный топливный цикл: перегружать топливо будут один раз в пять-шесть лет.
Проект активно реализуется. В апреле 2023 года получена лицензия на размещение Якутской АСММ, разработана и направлена на экспертизу проектная документация. В следующем году начнутся основные работы на площадке станции. Для этого построили и в конце августа текущего года торжественно открыли городок для строителей: общежития на 250 человек, административно-бытовой корпус, банно-прачечный комплекс и медпункт.
Как отметил на открытии городка глава Республики Саха (Якутия) Айсен Николаев, строительство АСММ повлечет за собой развитие транспортной инфраструктуры. Будет реконструирован аэропорт, так как доставляться топливо будет по воздуху. Кроме того, появится круглогодичная дорога от Колымы через Тополиное, Батагай и Верхоянск в Усть-Куйгу, будут реконструированы два глубоководных порта (Нижнеянск и Усть-Куйга), проведена оптоволоконная линия. Кроме того, в случае расширения проекта АСММ доступ к надежной и независимой от поставок углеводородного топлива электроэнергии получат оловянные рудники на месторождениях Депутатское и Тирехтях, а также поселок Депутатский.
В сентябре 2023 года на Восточном экономическом форуме Росатом, «Селигдар», правительство Якутии и Минвостокразвития подписали четырехстороннее соглашение о сотрудничестве при реализации проектов Кючусского горнорудного кластера. Стороны намерены выработать оптимальный преференциальный режим с использованием мер господдержки для создания новых предприятий и развития удаленных территорий.
«Шельф-М» для Совиного
В июне этого года на Петербургском международном экономическом форуме Росатом и правительство Чукотского автономного округа подписали соглашение о сотрудничестве по вопросу реализации проекта АСММ с реакторной установкой «Шельф-М» электрической мощностью 10 МВт.
Планируется, что АСММ будет использоваться для энергоснабжения золотого рудника на месторождении Совиное и прилегающих перспективных участках золотоносного узла. Лицензия на пользование недрами Совиного принадлежит Эльконскому ГМК — дочернему предприятию компании «Атомредметзолото» (горнорудный дивизион Росатома). В сентябре на ВЭФ-23 АО «Атомредметзолото» подписало соглашение о сотрудничестве с АО «Русатом Оверсиз». «Мы ищем возможности эффективного и экологически чистого энергоснабжения нужд разрабатываемого нами золоторудного месторождения Совиное. Проект АСММ «Шельф-М» идеально подходит по данным критериям», — приводятся в релизе слова гендиректора «Атомредметзолота» Владимира Верховцева.
Разработчик «Шельфа-М» — НИКИЭТ им. Доллежаля. Это реакторная установка интегрального типа с водо-водяным реактором. Топливо — диоксид урана в матрице из силумина (сплава алюминия с кремнием). Тепловая мощность «Шельфа-М» — 35,2 МВт, электрическая мощность — 10 МВт, длина — 9,2 м, диаметр — 8,5 м, вес полностью готового модуля вместе с реакторной установкой — 370 тонн. Срок службы — 60 лет.
В реакторной установке будут использоваться насосы для перекачки теплоносителя, но часть систем безопасности основывается на естественной циркуляции. Это, в частности, системы аварийного охлаждения реактора и расхолаживания. Идут НИОКР по обоснованию принятых технических решений и систем безопасности станции. В числе наиболее интересных решений — возможность использовать аддитивные методы и композитные материалы. Композиты могут позволить снизить вес поставочного модуля на несколько десятков тонн при сохранении механических и прочностных характеристик.
Еще одно направление исследований — разработка концепции роботизированной реакторной установки. Роботизация необходима, поскольку персонал не сможет попасть внутрь защитной оболочки с реакторной установкой во время эксплуатации. Люди будут направлять и контролировать действия роботов-манипуляторов через систему удаленного операторско-диспетчерского управления.
В 2024 году технический проект реакторной установки и основного оборудования энергоблока должен быть завершен. В 2030 году планируется пройти все ключевые этапы, завершающие строительство, — физпуск, энергопуск и ввод станции в эксплуатацию.
В августе 2023 года госкорпорация «Росатом» утвердила схему организационно-финансового управления программой создания головной АСММ на базе РУ «Шельф-М». НИКИЭТ назначен генеральным проектировщиком и комплектным поставщиком оборудования (включая АСУ ТП), «Русатом Оверсиз» — руководителем программы и застройщиком.
Сегодня в мире реализуется несколько десятков проектов атомных станций малой мощности. На текущий момент к линейке российских малых реакторов наблюдается значительный интерес со стороны африканских и азиатских стран.
