В США вышло фундаментальное исследование возможности замены на существующих и остановленных угольных электростанциях котлов, сжигающих уголь, на котлы, сжигающие уран. Материал подготовлен Институтом развития технологий ТЭК (ИРТТЭК).
Атомный котел отличается от угольного котла топливом – вместо угля в атомном котле сжигается уран. Все остальное: турбины, системы охлаждения, электрооборудование и прочее принципиально то же самое. Поэтому идея замены одних котлов на другие логична и экономически оправдана.
Доклад «Изучение преимуществ и проблем преобразования угольных электростанций в атомные. Ядерный топливный цикл и цепочка поставок» (Investigating Benefits and Challenges of Converting Retiring Coal Plants into Nuclear Plants. Nuclear Fuel Cycle and Supply Chain) подготовлен национальными лабораториями Аргонна, Айдахо и Ок-Риджа при поддержке Управления ядерной энергии Департамента энергетики США для отдела Системного анализа и интеграции департамента.
Авторы доклада отвечают на три основных вопроса:
- где в США расположены выведенные из эксплуатации и действующие угольные предприятия и какие факторы делают место пригодным для перехода C2N (coal-to-nuclear);
- какие факторы технологии, стоимости и сроков проекта влияют на экономику инвестора при принятии такого решения;
- как C2N повлияет на местные сообщества.
Вопросы и объем доклада, сокращенное изложение которого занимает более сотни страниц, свидетельствует о серьезности мероприятия.
Команда проверила недавно выведенные из эксплуатации и действующие угольные электростанции – 157 выведенных из эксплуатации и 237 действующих площадок – в качестве потенциальных кандидатов на переход C2N. Площадки были оценены по таким параметрам, как плотность населения поблизости, расстояние от линий сейсмических разломов, вероятность затопления и близлежащие водно-болотные угодья.
Анализ показал, что 80% выведенных из эксплуатации площадок подходят для размещения реакторов типа SMR и AR (SMR – small modular reactors, малые модульные реакторы (ММР), AR – advanced non-light-water reactors, усовершенствованные нелегководные реакторы, например, реакторы с натриевым рабочим телом и высокотемпературные реакторы), а 22% подходят для размещения больших LWR (LWR – large light-water reactor, большие легководные реакторы типа российского ВВЭР). Для действующих площадок анализ показывает, что 80% подходят для размещения SMR и AR, а 40% подходят для размещения LWR. Это представляет собой потенциал для 125 недавно выведенных из эксплуатации площадок (мощностью по углю 64,8 ГВт) и потенциал для 190 действующих площадок (мощностью по углю 198,5 ГВт). Таким образом, исследователи предлагают потенциал для размещения в США 315 реакторов разных типов и мощности!
В отчете говорится, что замена крупной угольной электростанции атомной электростанцией эквивалентного размера выгодна на региональном уровне. C2N может обеспечить около 650 рабочих мест и экономическую активность в размере $275 млн. Эти рабочие места распределены по заводу, цепочке поставок, поддерживающей завод, и сообществу, окружающему завод, и чаще всего связаны с заработной платой, которая примерно на 25% выше, чем в любой другой энергетической технологии.
Проекты атомных электростанций также могут выиграть от сохранения существующей опытной рабочей силы в сообществах вокруг выводимых из эксплуатации угольных электростанций, которые уже обладают необходимыми навыками и знаниями, возможными для применения при работе на атомной электростанции.
Самое главное – повторное использование существующей инфраструктуры угольной электростанции для новых усовершенствованных ядерных реакторов может привести к экономии затрат на строительство на 15-35%. Использование существующей земли, подключений к сети, офисных зданий, электрооборудования, такого как линии электропередач и распределительные устройства, а также гражданской инфраструктуры также может авансом сэкономить миллионы долларов.
При замене угольного котла атомный налоговые поступления в местные сообщества вырастут на 92%.
Отдельно сообщается, что доклад был подвергнут независимой экспертной оценке экспертами в области системной инженерии и регионального экономического моделирования для оценки анализа и предположений. Техническое исполнение доклада приближено к уровню рабочего документа, на базе которого можно составлять программы следующих этапов.
Интерес к ММР быстро превращается в натуральный бум. На Всемирном ядерной симпозиуме в Лондоне в начале сентября Джон Болл, исполнительный вице-президент по развитию рынка в GE Hitachi Nuclear Energy, рассказал: «Когда GE Hitachi разговаривает с потенциальными клиентами о своем BWRX-300 SMR, «они говорят не об одном или двух реакторах, а о том, что нам нужно 10 или 20 таких реакторов». Болл также высоко оценил «оптимальную гармонизацию» законодательства регулирующих органов США и Канады в атомном сегменте.
Рик Спрингман из Holtec сказал, что у компании есть «долгосрочное видение с краткосрочным фокусом, чтобы подготовиться к тому, что мы считаем огромным будущим рынком». Он сообщил, что компания вложила свои собственные деньги и полностью посвятила себя разработке нового поколения «абсолютно безопасных малых модульных реакторов — это то, над чем мы работали последние 10 лет».
В настоящее время фирма ожидает начало коммерческой эксплуатации своего первого SMR-160 на площадке Oyster Creek в США к 2030 году. Holtec предполагает, что в конечном итоге потребуется как минимум четыре промышленных предприятия по производству ММР по всему миру, каждое из которых будет производить около четырех ММР в год, чтобы удовлетворить спрос, при этом компания «ведет переговоры со многими коммунальными предприятиями в США и за рубежом».
ММР как правило имеют более простую конструкцию, чем традиционные реакторы, и спроектированы так, чтобы быть более безопасными за счет использования пассивных систем и меньшей мощности и рабочего давления. ММР обычно рассчитаны на дозаправку каждые 3–7 лет по сравнению с 1–2 годами для обычных станций. Некоторые ММР даже рассчитаны на работу до 30 лет без дозаправки. Большинство проектов ММР находится на стадии разработки.
В США в конце июля Комиссия по ядерному регулированию сертифицировала первый и единственный SMR компании NuScale после шести лет проверок. По оценкам компании, 12-модульная установка NuScale, предполагающая установку на общей площадке с нуля, может поставлять электроэнергию за $41-65 МВт-ч, что дешевле, чем солнечная энергия после включения стоимости батарей.
Еще до официальной сертификации компания развила бурную деятельность по рекламе своего продукта, который она обещает строить за 36 месяцев. NuScale заявила, что подписала 19 соглашений в 12 странах для поставки SMR в ожидании соответствующих местных разрешений регулирующих органов. С Польшей, например, 7 сентября было подписано соглашение о начале работ в соответствии с «Соглашением о ранних работах (EWA)», подписанном еще в феврале 2022 года. Компания расхваливает свой реактор как «революционный», хотя, по сути, это обычный атомный котел, к которому пристыкована типовая паровая турбина.
Конкурентом NuScale в Европе является британский Rolls-Royce. В начале 2020 года компания обнародовала планы строительства 10−15 ММР в Великобритании к 2029 году.
В эксплуатации сейчас находятся два коммерческих ММР. Первая в мире плавучая атомная электростанция «Академик Ломоносов» в России начала вырабатывать электрическую и тепловую энергию на двух ММР мощностью 35 МВт в мае 2020 года в Певеке. В декабре прошлого года ММР мощностью 200 МВт китайской группы Huaneng Group в заливе Шидао начала подавать электроэнергию в сеть провинции Шаньдун.
По прогнозам, ММР не появятся на коммерческом рынке раньше 2030 года, но всем технарям очевидна тупиковость ветряков и солнечных панелей и потенциальная безальтернативность атомной энергетики.
Некоммерческая организация TerraPraxis замахнулась на перевод на атомные котлы 5000-7000 угольных электростанций по всему миру в период с 2030 по 2050 гг. (250-350 в год) и даже нарисовала соответствующую картинку, сколько в каком регионе угольных станций.
TerraPraxis, по ее заявлению, возглавляет разработку интегрированной облачной платформы, которая позволит радикально сократить временной фактор, объем инвестиций и уменьшить сложность процессов. Для реализации проекта создан консорциум, в который входят компании Bryden Wood, Microsoft, KPMG, Массачусетский технологический институт (MIT), Университет Буффало, Министерство энергетики США, а также консорциум международных коммунальных предприятий. Организация обещает применить цифровые инновации в инфраструктуре, проектировании и строительстве.
Для широкого внедрения ММР необходимо решить еще много вопросов, прежде всего, в системах управления и безопасности. Однако нет принципиальных препятствий для их решения, тогда как применение ветряков и солнечных панелях в качестве основы электроэнергетики индустриальных государств невозможно в силу фундаментальных физических законов природы и ограниченности ресурсов планеты.
P.S. Кстати, запасы урана, принадлежащие американским брокерам и трейдерам, растут второй год подряд и почти утроились с 2019 года.
Комментарии читателей (1):