|
|||||||||
Хотя оценки разнятся, нет сомнений в том, что стоимость пуска [так называемая стоимость первого ватта] типичной атомной электростанции с реактором на легкой воде, использующим малообогащенный уран в качестве топлива, высока в сравнении с любыми альтернативами. Однако, 70% электроэнергии в США, произведенной без непосредственных выбросов углекислого газа, приходится на ядерную энергетику. Есть ли способы сделать ее дешевле?
Мини атомный реактор - это одна из идей в создании небольших закрытых «реакторных модулей», подобных разрабатываемому в Лос-Аламосской Национальной Лаборатории и уже представленному компанией Hyperion Power из Санта Фе. Компания намерена продавать закрытый реактор шириной 1,5 метра и высотой 2,5 метра, мощностью 25 мегаватт по цене 50 миллионов долларов, который будет устанавливаться под землей и прослужит по крайней мере 7 лет. Рекламные материалы, представленные на конференции, демонстрируют ничего кроме зеленого поля и дерева на нем, большая скрытая батарейка - посыл Hyperion Power.
Конечно, в реальности паровая турбина, генератор и устройство охлаждения будут расположены на этом же зеленом поле, вытеснив несколько деревьев с рекламного плаката. Реактор на быстрых нейтронах будет работать при более высоких температурах (около 500 градусов Цельсия), чем традиционные реакторы, что потребует охлаждение жидким металлом. Далее большая часть тепла будет передана воде для вращения турбины, вырабатывающей электроэнергию.
Эти небольшие реакторы в той же мере способны к неуправляемой цепной реакции с расплавлением активной зоны, как и традиционные реакторы, поэтому имеют управляющие стержни для торможения реакции.
Hyperion Power не единственная компания продвигающая данную концепцию в реакторостроении. Хотя конструкции варьируются, свои проекты похожих небольших реакторов имеют компании Toshiba, Babcock & Wilcox и др. со своими потенциальными клиентами, например, городок Галена на Аляске с населением в 700 человек. Тем не менее, Комиссия по Ядерной Регламентации США (NRC, Nuclear Regulatory Commission) отказалась рассматривать эти небольшие реакторы, сконцентрировав свои усилия на возрождении обычных технологий.
Но позиция NRC может измениться. В феврале этого года NRC опубликовала призыв к потенциальным производителям малых реакторов (мощностью менее 700 мегаватт, по положениям NRC) сообщить о возможных в будущем запросах на площадки, лицензирование и сертификацию для планирование регулирующим органом своей рабочей нагрузки. По словам Дебора Блэквелла (Deborah Blackwell, вице-президента компании Hyperion Power), его компания не ждет NRC и планирует уже к 2013 году начать поставки своего нового продукта в разные части света.
Наши гаджеты с каждым годом становятся все меньше, легче, экономнее. Это - очевидная, необратимая тенденция. Покупая в Applestore свой ультратонкий iBook, мало кто из нас думает, что за этим и подобными ему миловидными созданиями стоят мега-дата-центры. Зачастую это уродливые по дизайну, пожирающие несметное количество энергии инфраструктурные узлы, такие себе монстры, что обеспечивают наш повседневный комфорт. Прямо или посредственно уменьшение наших гаджетов вызывает увеличение ЦОДов. Благодаря повсеместному появлению высокоскоростного интернета разработчикам планшетов, смартфонов удается все большую часть физических ресурсов из портативных приспособлений переместить в удаленные ЦОДы. Современные дата-центры в отличие от своих ранних версий, размещенных в небольших подсобных помещениях при научных и деловых учреждениях, скорее напоминают сталепрокатные заводы, как по площади, так и по потребляемым ресурсам, а по уровню режима охраны не уступают порой и военным базам. Все указанные выше факторы и передовые разработки ученных в сфере создания портативных ядерных реакторов наталкивают на мысль, а что если…
Энергетические пожиратели
Как говорится: «Маленькие дети – маленькие проблемы, большие дети - большие проблемы». Это применимо и к потреблению электроэнергии дата-центрами. Как показывает статистика, чем крупнее ЦОД, тем более близок его PUE к единице, ведь чем больший масштаб дата центра, тем более целесообразны там инвестиции по увеличению его энергоэффективности. В то время как коэффициент PUE для малых дата центров может перевалить и за 4.0, у больших ЦОДов он за частую не превышает значения в 2.0. Но, даже имея на руках такую статистику, масштабы дата-центров, скажем, от Google или Facebook, не оставляют шансов энергетическим сетям тех регионов, где они возводятся.В то время как большинство телекоммуникационных гигантов тщательно скрывают свою внутреннею информацию, детище Цукерберга делится ею со всеми желающими, и вот выдержки из нее.
По данным за 2013 год на функционирование всех дата центров от Facebook было истрачено 787 000 мегаватт электроэнергии. Учитывая общее количество серверов корпорации, эксперты в общем сходятся на цифре в 200 000, моментальное потребление энергии одного сервера в среднем составляет около 0.45 киловатт. И не стоит забывать, что эти данные актуальны для дата центров с усредненным феноменальным коэффициентом PUE 1.09!
Цифры воистину впечатляющие. К примеру, дата-центры, размещенные в Приневиле и Форест Сити, потребляют энергии больше, нежели их города-спутники с населением около 10 тысяч человек. Такое положение вещей является вызовом для всей существующей инфраструктуры, электросети, конечно же, не исключение. Что делать? Одним из ответов на этот вопрос может стать разработанный доктором Оттисом Питом Петерсоном, работающим в Национальной Лаборатории Лос-Аламос (США), портативный ядерный реактор.
АЭС Hyperion – портативная атомная электростанция
Разработанная еще в 2008 году, мини-АЭС впечатляет своими характеристиками. По заявленным данным «Hyperion» являет собой реактор мощностью порядка 25 МВт в подземной компоновке, способный обеспечить электричеством 20 тысяч частных домов. Это модульный реактор, и с ростом потребностей вполне возможно подключать дополнительные модули на выбранной площадке. Реактор целиком автоматизирован и не требует обслуживания персоналом. Единственное, что отводится человеку - это мониторинг. По проекту блок настроен так, чтобы немедленно глушиться при возникновении значительных отклонений от режимов нормальной эксплуатации.
Срок службы реактора от 5 до 10 лет без перегрузки, после чего он будет отправляться для заправки новой порцией ядерного горючего на завод. В реакторе используется уран-гидридное топливо, причём обогащение урана выбрано менее 20%. Цена такого изделия варьируется от 25 до 30 миллионов долларов.
По расчетам проектантов цена одного киловатта вырабатываемого мини АЭС не превысит 10 американских центов, что в свою очередь даже дешевле чем в среднем стоимость по США. Также в актив такого решения можно записать отсутствие дополнительных издержек на модернизацию всей электросети территории, необходимость в которой естественно возникает при возведении на ней такого активного потребителя энергии как ЦОД.
Специфика функционирования дата-центров
Анализируя возможность применения портативных АЭС в условиях дата-центров, не стоит забывать про те технические условия, с которыми сталкиваются ЦОДы.Очевидными плюсами такого решения являются 100% подконтрольность источника энергии. Риски обрыва высоковольтной линии где то за сотни километров, естественно, исключаются, так как вся инфраструктура размещается в границах одной площадки. Защищенность от перегрузок электросети совместными пользователями магистральной линии - тоже очевидный плюс. Также появляется возможность размещения огромных дата-центров в отдаленных районах крайнего сервера с наилучшими климатическими условиями для его более эффективного функционирования (при условии решения проблемы с каналами связи).
Проблемы могут возникнуть со спецификой функционирования ядерного реактора, диапазон изменения нагрузок на него может быть очень ограниченным и довольно инертным, что в условиях каждодневных всплесков активности в работе ЦОД может составить проблему. Также не стоит забывать про дублирование источника энергии, в качестве которого еще один реактор - вещь довольно сомнительная по причине все того же отсутствия гибкости источника. Проблемы с безопасностью становятся еще более острыми. Любой ядерный реактор может стать целью террористов, что просто обязывает эксплуатирующую его компанию особо ответственно отнестись к безопасности объекта, а это, конечно, дополнительные расходы. Также на пути распространения такого рода технологий может стать национальное законодательство целого ряда стран, которое просто запрещает размещение на своей территории ядерных технологий.
Экологичность
Экономика решения применить портативную АЭС вполне логична, но на сколько оно будет экологично? Не вызовет ли социальный протест «закопанная за соседней спорт-площадкой АЭС»?
Как видно из выше приведенных материалов, любезно предоставленными сотрудниками Facebook, можно проанализировать структуру потребляемой электроэнергии их дата центрами. Хоть она и весьма условна, но общую картину дает.
Как можно видеть, только за последние два года часть в потреблении серверной инфраструктурой атомной энергии увеличилась почти вдвое, в то время как часть восстанавливаемой энергетики почти вдвое уменьшилась. Удивительного тут ничего нет, ведь только атом может гарантировано прокормить такого гиганта. Что говорить, а ведь дата центры от Facebook далеко не самые крупные представители своего рода (ни единого ЦОД среди Топ 10 самых крупных).
В то время когда «зеленая» энергетика просто не в силах насытить возрастающие потребности потребителей, ядерная энергия приходит на помощь, и ветряками тут никак не обойдешься. Если же сравнивать традиционные электростанции на углеводородах, то вопросов по экологичности к ним возникает поболее, нежели к мирному атому. Все это чудесно понимают и готовы с этим мирится, но, как это часто водится, если стоит этот реактор «не на соседней улице».
Итог
Насколько бы не звучало всё вышеизложенное вызывающе, а для кого-то, может быть, даже дико, прогресс не остановить. ИТ-бизнес с каждым годом все более набирает вес. Легкость и дешевизна решений, которые нам предлагают на каждом шагу компании, несет за собой невидимый груз сложных вопросов и выбора. Куда нас заведет прогресс в погоне за функциональность и дешевизной наших девайсов - покажет только будущее. ТЭС-3 - транспортабельная атомная электростанция, перевозимая на четырёх самоходных гусеничных шасси, созданных на базе тяжёлого танка Т-10
Теги: Добавить метки
"А за хранение ядерных отходов дома мы получаем скидку по ипотеке", - такова была шутка некоего карикатуриста, не слишком любящего атомную энергетику. Но хотя АЭС на кухне ещё не созданы, похоже, всё идёт к тому. Как вам миниатюрная ядерная станция, предназначенная для групп домов или частных фирм? Её уже можно заказать у производителя. Юридические согласования в своей стране – оставим за рамками рассказа.
Реакторный модуль Hyperion обладает столь небольшими габаритами, что его вполне можно было бы смонтировать в подвале дома. Но так поступать никто не будет. Наглухо запечатанный аппарат должен работать на приличной глубине под землёй (масштабная линейка – 1,5 м) (иллюстрация Hyperion Power Generation).
Недавно американский консорциум федеральных лабораторий для передачи технологий (FLC
) вручил премию Notable Technology Development Award компании Hyperion Power Generation
из Санта-Фе. Выдающимся достижением признан Hyperion Power Module - почти домашний энергетический ядерный реактор.
Hyperion - необычайно компактная установка, питаемая низкообогащённым ураном. Она способна выдавать электрическую мощность 25-27 мегаватт, которых хватит на 20 тысяч среднестатистических домохозяйств или не слишком крупное промышленное предприятие. Цена "ядерного" электричества от этого устройства составит 10 центов за киловатт-час, обещают разработчики.
Но, может, сами эти "реакторы будущего" баснословно дороги? Нет. Джон Дил (John Deal), исполнительный директор Hyperion, говорит: "Они будут стоить примерно $25 миллионов. Для сообщества в 10 тысяч домохозяйств это окажется весьма доступным приобретением - всего $2500 на дом".
Помимо стального корпуса Hyperion облачён ещё и в бетонную оболочку. Наружу выходят только несколько труб. Интересно, что для перегрузки ядерного топлива весь реакторный модуль предполагается демонтировать и отвозить на завод-изготовитель, а потом (со свежим "зарядом") – обратно. Благо этот реактор легко транспортировать на грузовике, самолёте или судне. Накладно? Зато очень безопасно. Для конечного пользователя этот агрегат будет "невскрываемым ящиком" (иллюстрация Los Alamos National Laboratory).
Что-то определённо меняется в мире. Вдумайтесь - речь идёт о маленькой, но настоящей АЭС. Вы готовы увидеть такую в соседнем дворе? Впрочем, полюбоваться новинкой не получится, разве что во время монтажа. Ведь Hyperion Power Module должны зарывать в грунт - ради пущей безопасности, разумеется.
Первыми покупателями новинки станут, однако, не эксцентричные владельцы коттеджей в престижных районах (представляете, лениво так бросить в разговоре: "А я вчера портативную АЭС купил..."), а промышленные компании. Hyperion уже получила заказы на 100 своих установок, главным образом от предприятий нефтяного и энергетического комплекса.
Производство модулей Hyperion должно начаться в течение пяти лет. Первый экземпляр уйдёт в Румынию на одно из предприятий чешской компании TES , которая уже приобрела шесть реакторов, что называется, "с ватманского листа" и намечает купить ещё 12. Интерес к Hyperion проявили и на Каймановых островах, в Панаме, на Багамах...
Но это только начало. Hyperion Power Generation намерена открыть три завода в разных частях света, чтобы в период c 2013 по 2023 год выпустить 4000 таких установок.
Атомный реактор в наручных часах? Спокойно – это просто "дизайнерские" часики Radio Active от Tokyoflash. Ныне уже не выпускающиеся. Индикация загрузки активной зоны и уровня излучения отражает часы и минуты (фотографии с сайта tokyoflash.com).
Какой смысл в большом количестве крошечных атомных станций? В оправданности внедрения таких источников энергии в удалённых местностях, даже в совсем небольших поселениях, в высоком темпе строительства (обычную АЭС строят лет 10, портативную, собранную на заводе, смонтируют на месте "на раз-два"), в низкой цене и простоте.
Если привычные атомные электростанции вырабатывают гигаватты энергии, новое поколение малых и, можно даже сказать, миниатюрных АЭС (к которым и относится произведение Hyperion Power Generation) оперирует мощностями, на два-три порядка меньшими.
Такие небольшие реакторы сами по себе - не новость. Достаточно вспомнить стратегические субмарины, авианосцы или ледоколы "на атомном ходу". Но одно дело - флоты, являющиеся "игрушками" гигантской государственной машины, и совсем другое - собственная АЭС, которую может купить какой-нибудь богатый городок вскладчину.
Главное, чтобы городок был прогрессивный и доверял учёным с инженерами. А что утверждают последние?
Полностью саморегулирующаяся система Hyperion обладает внутренне присущей безопасностью. Авторы технологии уверяют, что этот реактор никогда не выйдет на сверхкритический режим и никогда не расплавится от перегрева, а если кто-то преднамеренно повредит оболочку (которую вообще-то предполагается "хоронить" под землю и охранять), крошечное количество активного материала быстро остынет. (При этом из имеющегося в устройстве ядерного топлива нельзя получить уран "оружейных кондиций", подчёркивает компания.)
Внутри основного модуля нет подвижных частей, что повышает надёжность системы. И эта АЭС не нуждается в обслуживании в течение месяцев, а то и лет. Она автоматически настраивает генерируемую мощность в зависимости от текущей нагрузки в сети. А срок работы на одной заправке составляет (по разным данным) от 5 до 10 лет. При этом ядерные отходы за один цикл оказываются по размеру вдвое меньше футбольного мяча.
Тут пора сказать об изобретателе сверхминиатюрного энергетического реактора. Это доктор Отис Пит Петерсон (Otis "Pete" Peterson) из национальной лаборатории в Лос-Аламосе (Los Alamos National Laboratory ). Именно в колыбели атомной бомбы и шла первоначальная работа над установкой, ныне получившей имя Hyperion. Причём дизайн аппарата восходит к проекту едва ли не 50-летней давности, уже доказавшему свою безопасность и простоту использования в роли так называемого учебного реактора.
Помните, в начале мы говорили о призе от консорциума по передаче технологий? Все "секреты" миниатюрной АЭС как раз и были переданы лос-аламосской лабораторией фирме Hyperion, которая получила от государства лицензию на тиражирование и коммерциализацию разработки Петерсона.
Кстати, в том же Лос-Аламосе находится второй офис компании Hyperion, тот, где трудятся разработчики чудо-системы. В столице же штата расположена штаб-квартира фирмы.
Интересно, что Hyperion Power Generation не является первооткрывателем ниши миниатюрных гражданских АЭС. Она лишь являет собой яркий пример набирающего силу нового направления в отрасли, предполагающего, что крошечные и предельно автоматизированные атомные станции, разбросанные по удалённым уголкам мира, помогут и отдельным населённым пунктам, испытывающим трудности с энергообеспечением, и планете в целом - за счёт сокращения выбросов парниковых газов.
Неужели это ренессанс атомной энергетики, проглядывающий из-за пелены общественного недоверия (вызванного, в первую очередь, трагедией Чернобыля)? Мы не возьмёмся утверждать наверняка. Но давайте посмотрим на другие примеры.
"Плавучая атомная теплоэлектростанция" (ПАТЭС ) - это, конечно, ещё не "домашний реактор" (всё-таки это судно-АЭС будет весить более 20 тысяч тонн), но электрическая выходная мощность в 70 мегаватт позволяет записать российский проект (развивающийся не первый год) в упомянутую выше категорию.
Два реактора на борту "баржи" ПАТЭС, "припаркованной" у берега, должны поставлять тому или иному городу и электричество, и тепло. Конструктивно установка схожа с силовыми установками атомных ледоколов, богатейший опыт эксплуатации которых имеется в нашей стране. Такая станция намного дешевле классической АЭС.
Пилотный образец ПАТЭС уже строится в Северодвинске (где и будет работать). В планах - Певек и Вилючинск.
А ещё просто необходимо вспомнить мини-АЭС Toshiba 4S - действительно крошечный реактор (подземный, капсулированный), способный поставлять в сеть 10 мегаватт.
Японцы давно уже предложили установить такую мини-станцию на Аляске - в городке Галена (Galena), насчитывающем менее 700 жителей. Однако проект Galena Nuclear Power Plant уже не первый год ползёт через всяческие согласования и разрешения.
ПАТЭС и Toshiba 4S (иллюстрации Госкорпорация по атомной энергии России/Севмаш, Toshiba).
Собственно обитатели Галены - за. Городской совет уже не раз высказывался в пользу установки станции. Оно и понятно. Японские инженеры клятвенно заверяют, что безопасность 4S (расшифровывается, к слову, как Super Safe, Small, Simple) беспрецедентно высока (в силу самих особенностей конструкции). Так что опасения по поводу пресловутого взрыва можно положить на самую дальнюю полку и посмотреть на выгоду затеи.
Toshiba поставит реактор бесплатно! Она будет лишь брать с галенцев "оброк" за выработанное электричество: всего-то 5-13 центов за киловатт-час. Если сравнить с нынешними затратами данного поселения на солярку, которую везут за тридевять земель, выбор становится ясен.
Станция 4S должна проработать внушительные 30 лет без перезагрузки топлива (а это металлический сплав урана, плутония и циркония, который ранее тестировался, но никогда не выпускался как коммерческое ядерное горючее). Кстати, для сравнения, реакторы ПАТЭС потребуют перегрузки топлива через 12 лет после запуска.
Toshiba намерена направить заявление в Ядерную регуляторную комиссию США (Nuclear Regulatory Commission ) в 2009 году, и, если ответ будет положительным, станция на Аляске может быть запущена в 2012 или 2013 году.
Благотворительность японцев легко объяснима - если проект в Галене окажется успешным, Toshiba попробует продавать 4S по всей Америке.
Да и российская плавучая АЭС вполне может пойти на экспорт (Острова Зелёного Мыса уже проявили интерес). Тут кстати, надо отметить, что российские атомщики пишут: особенно перспективна связка ПАТЭС с опреснительной установкой. Такой автономный комплекс был бы востребован во многих странах.
Показательно: аналогичное применение прочат своему мини-реактору и спецы из Hyperion Power Generation.
АЭС Hyperion в комплекте с опреснительной системой (иллюстрация Hyperion Power Generation).
Эта фирма вообще рассматривает заводы и фабрики лишь как одну часть потенциальных покупателей маленькой АЭС. Жилой сектор – вторая предполагаемая половина.
Уменьшение зависимости от импортной нефти, борьба с глобальным потеплением – всё идёт в ход, чтобы убедить Америку – пришла пора малых ядерных реакторов.
И в этом порыве та же Toshiba вторит заокеанским единомышленникам. Она испытывает прототип ещё более компактной (2 х 6 м) АЭС с выходной мощностью всего 200 киловатт,
сообщает Guardian. Такая установка могла бы питать один дом 40 лет.Любопытно, сколько будут брать с частников за вывоз и захоронение отработанного ядерного топлива? Представляете такую графу в жировке из ДЕЗа?
Китай приступил к строительству мини-АЭС (атомных электростанций) собственной разработки. На острове Хайнань появится первая мини-АЭС с реактором АСР-100 «Линлун», сообщает Международное радио Китая.
Атомные электростанции в Китае планируют использовать для отопления и энергоснабжения отдельных жилых районов вместо используемых сейчас угольных и бойлерных ТЭС.
Реактор «Линлун» ― первый в мире мини-реактор, который получил всю разрешительную документацию МАГАТЭ. Мощность мини-АЭС составит около 100 Мвт, что в 10 раз меньше мощности стандартных реакторов.
Мини-АЭС заинтересовались уже ряд стран, готовых её приобрести. Среди них Бразилия, Великобритания, Египет, Индонезия, Иран, Канада, Монголия, Пакистан, Саудовская Аравия.
АЭС на спорных островах
После создания мини-АЭС Китай в течение 5 лет планирует установить их на территории спорных островов в Южно-Китайском море. По данным издания South China Morning Post, проект частично финансировался Народно-освободительной армией Китая.
Ранее сообщалось, что китайская мини-АЭС представляет собой компактный реактор, снабжённый свинцовым охладителем. Размеры её 6,1 х 2,6 м. Прототипом реактора АСР-100 «Линлун» стал ядерный реактор, который в 1970-х годах стоял на советских подводных лодках.
По словам учёных, мощности реактора хватит, чтобы обеспечить электроэнергией 50 тысяч семей. Без дополнительной заправки мини-АЭС способна работать в течение десятилетий. Реакторы такого типа смогут не только обеспечить выработку электроэнергии, но и будут опреснять большие объёмы морской воды.
Однако экологи обеспокоены тем, что неизбежный выброс горячей радиоактивной воды в океан способен полностью изменить экосистему региона и вызвать экологическую катастрофу в регионе.
Мини-АЭС в мире
Пионером в области строительства мини-АЭС считает себя американская компания Hyperion, принявшая ещё в 2009 году ряд заказов от разных стран на свои мини-АЭС. Стоимость станции составляла $25 млн, мощность ― 25 Мвт, которая позволяет обеспечить электроэнергией завод, посёлок или городской микрорайон. Станция представляет собой небольшой сарай, зарытый в землю. Помимо стального корпуса, Hyperion закатан в бетон. Менять ядерное топливо могут только специалисты, и делать это нужно каждые 5–7 лет. Компания Hyperion уже получила лицензию на выпуск таких ядерных реакторов. В период c 2013 по 2023 годы Hyperion Power Generation намерена открыть три завода в разных частях света для выпуска 4000 таких мини-АЭС.
Не отстаёт от США и Япония. Японская компания Toshibа уже длительное время разрабатывает проект АСММ - Toshiba 4S. Срок эксплуатации реактора, по прогнозам разработчиков, 30 лет без перезагрузки топлива, мощность ― 10 МВт, габариты - 22х16х11 м. Топливо такой мини-АЭС - металлический сплав плутония, урана и циркония. При этом станция не требует обслуживающего персонала, а нуждается лишь в эпизодическом контроле. Серийный выпуск станций Япония планирует наладить к 2020 году.
Учёными Курчатовского института 30 лет назад была разработана мини-АЭС «Елена», которая не нуждается в обслуживающем персонале. Её прототип функционирует на территории института до сих пор. Электрическая мощность станции ― 100 КВт, она представляет собой цилиндр весом в 168 тонн, диаметром 4,5 м и высотой 15 м. «Елена» устанавливается в шахте на глубине 15–25 м и закрывается бетонными перекрытиями. Её энергии хватает на обеспечение теплом и светом небольшого посёлка.
Сейчас российские учёные-ядерщики ведут разработки по созданию мобильной мини-АЭС. За основу взят засекреченный советский проект, закрытый после Чернобыльской аварии. Промышленную версию мини-АЭС российские разработчики представят к 2020 году.
Трагедии на Чернобыльской АЭС и АЭС «Фукусима» пошатнули уверенность человечества в том, что за атомной энергетикой будущее. Некоторые из стран, такие, как Германия, вообще пришли к выводу, что от АЭС следует отказаться вовсе. Но вопрос использования атомной энергетики очень серьезный и крайностей в выводах не терпит. Тут надо четко оценить все плюсы и минусы, и скорее – искать золотую середину и альтернативные решения использования атома.
В качестве источников энергии на Земле сегодня используются органические ископаемые, нефть, газ; возобновляемые источники энергии – солнце, ветер, древесное топливо; гидроэнергия – реки и всевозможные пригодные для этих целей водоемы. Но запасы нефти и газа истощаются, соответственно, дорожает и энергия, полученная с их помощью. Энергия, получаемая с помощью ветра и солнца – достаточно затратное удовольствие, в силу дороговизны солнечных и ветровых электростанций. Возможности энергии водоемов тоже очень ограничены. Поэтому многие ученые все же приходят к выводу, что если в России закончатся запасы нефти и газа, альтернативы отказа от ядерной энергетики, как источника энергии, очень малы.Доказано, чтомировые ресурсы ядерного горючего, такого, как плутоний и уран во много раз превышают энергоресурсы природных запасов органического топлива. Работа же самих АЭС имеет ряд преимуществ перед другими электростанциями. Их можно строить везде, независимо от энергетических ресурсов района, топливо АЭС отличается очень большим содержанием энергии, эти станции не делают в атмосферу вредных выбросов, таких как ядовитые вещества и парниковые газы, и стабильно дают самую дешевую энергию.В мировом рейтинге по уровню ТЭС Россия очень сильно отстает, а по показателям АЭС – мы являемся одними из первых, поэтому для нашей страны отказ от атомной энергетики может грозить большой экономической катастрофой. Тем более именно в России особенно актуальны отдельные вопросы в развитии атомной энергетики – такие, как строительство мини АЭС. Почему? Тут все очевидно и просто.
Проект одной из АСММ — «Унитерм»
Атомные реакторы малой мощности (100-180 МВт) уже несколько десятков лет успешно используются в судоходстве нашей страны. В последнее время все чаще начинают говорить о необходимости их использования для обеспечения энергией отдаленных районов России. Тут малые АЭС смогут решить проблему энергоснабжения, которая всегда стояла остро во многих труднодоступных регионах. Две трети России – зона децентрализованного энергоснабжения. Прежде всего, это Крайний Север и Дальний Восток. Уровень жизни здесь во многом зависит от энергообеспечения. Кроме того, данные регионы представляют собой большую ценность в силу большого сосредоточения полезных ископаемых. Их добыча не развивается или останавливается зачастую именно по причине большой затратности в сфере энергетики и транспорта. Энергия здесь поступает от автономных источников, использующих органическое топливо. А завоз такого топлива в труднодоступные районы обходится очень недешево по причине необходимых огромных объемов и большого расстояния. Например, в республике Саха в Якутии, в силу разорванности энергетической системы на маломощные изолированные участки, стоимость электроэнергии больше в 10 раз, чем на «большой земле». Совершенно ясно, что для большой территории с низкой плотностью населения проблема развития энергетики не может решиться крупным сетевым строительством. Атомные станции малой мощности (АСММ) — один из самых реальных выходов из ситуации в данном вопросе. Ученые уже насчитали 50 регионов в России, где нужны подобные станции. Они, конечно, проиграют по стоимости электроэнергии большому энергоблоку (строить его здесь просто нерентабельно), но выиграют у источника на органическом топливе. По подсчетам специалистов АСММ могут сэкономить до 30% стоимость электроэнергии в труднодоступных регионах. Маленькие объемы расходуемого топлива, удобства в перемещении, небольшие трудозатраты по вводу в работу, минимум обслуживающего персонала – эти характеристики делают АСММ незаменимыми энергоисточниками в дальних районах.
Незаменимость АСММ уже давно осознали и во многих других странах мира. Японцы доказали, что подобные станции будут очень эффективны в условиях мегаполисов. Работы одного отдельного такого устройства достаточно для того, чтобы снабдить энергией определенное количество жилых домов или небоскребов. Маленьким реакторам не требуется дорогое и подчас отсутствующее место для их размещения в мегаполисе. Также, японские разработчики уверяют, что эти реакторы могут компенсировать пиковые нагрузки в крупных городских зонах. Японская компания Toshibа уже длительное время разрабатывает проект АСММ — Toshiba 4S. Срок его эксплуатации по прогнозам разработчиков – 30 лет без перезагрузки топлива, мощность – 10 МВт, габариты — 22 на 16 на 11 метров, топливо такой мини-АЭС — металлический сплав плутония, урана и циркония. Эта станция не требует постоянного обслуживания, а нуждается лишь в эпизодическом контроле. Такой реактор японцы предлагают использовать и при добыче нефти, а их серийный выпуск хотят наладить к 2020 году.
Не отстают от Японии и американские ученые. В течение нескольких лет они обещают выпустить в продажу небольшой ядерный реактор, который будет обеспечивать энергией небольшие поселки. Мощность такой станции – 25 МВт, по размеру она немногим больше собачьей конуры. Электроэнергию эта мини-АЭС будет вырабатывать круглосуточно и ее стоимость за 1 киловатт-час составит всего 10 центов.Надежность тоже на высшем уровне: помимо стального корпуса, Hyperion закатан в бетон.Менять ядерное топливо здесь смогут только специалисты, и делать это надо будет каждые 5-7 лет. Выпускающая компания Hyperion, уже получила лицензию на выпуск таких ядерных реакторов. Приблизительная стоимость станции 25 миллионов долларов. Для городка, хотя бы с 10-ю тысячами домов – совсем недорого.
Что касается России, то здесь над созданием малых АЭС работают достаточно давно. Учеными Курчатовского института 30 лет назад была разработана мини – АЭС «Елена», которая вообще не нуждается в обслуживающем персонале. Ее прототип функционирует на территории института до сих пор. Электрическая мощность станции – 100 КВт., она представляет собой цилиндр весом в 168 тонн, диаметром — 4,5 и высотой — 15 метров. «Елена» устанавливается в шахте на глубине 15-25 метров и закрывается бетонными перекрытиями. Ее электроэнергии хватит на обеспечение теплом и светом небольшого поселка. В России разработано еще несколько проектов, подобных «Елене». Все они соответствуют необходимым требованиям надёжности, безопасности, недоступности для посторонних, нераспространении ядерных материалов и т.д., но требуют немалых строительных работ при установке и не соответствуют критериям мобильности.
В 60-е годы прошла испытания малая передвижная станция «ТЭС-3». Она состояла из четырех гусеничных самоходных транспортеров, поставленных на усиленную базу танка Т-10. На двух транспортерах были размещены парогенератор и водяной реактор, на оставшихся поместили турбогенератор с электрической частью и систему управления станцией. Мощность такой станции составила -1,5 МВт.
В 80-е годы в Беларуси разработали малую АЭС на колесах. Станцию назвали «Памир» и поставили на шасси МАЗ-537 «Ураган». Ее составили четыре автофургона, которые были соединены газовыми шлангами высокого давления. Мощность «Памира» составила 0,6 МВт. Станция в первую очередь предназначалась для работы в широком диапазоне температур, именно поэтому была оснащена газоохлаждаемым реактором. Но, произошедшая как раз в эти годы Чернобыльская авария, «автоматом» уничтожила проект.
Все эти станции имели определенные проблемы, которые препятствовали их широкому внедрению в производство. Во-первых, невозможность обеспечить качественную защиту от излучения по причине большого веса реактора и ограниченной грузоподъемности транспорта. Во-вторых, эти мини-АЭС работали на высокообогащенном ядерном топливе «оружейного» качества, что противоречило международным нормам, которые запрещали распространение ядерного оружия. В-третьих, для самоходных атомных станций было сложно создать защиту от дорожных происшествий и террористов.
Весь спектр требований к АСММ удовлетворила плавучая атомная теплоэлектростанция. Она была заложена в Санкт-Петербурге в 2009 году. Данная мини-АЭС состоит из двух реакторных установок на гладкопалубном несамоходном судне. Срок ее эксплуатации – 36 лет, в течение которых, через каждые 12 нужно будет перезагружать реакторы. Станция может стать эффективным источником электричества и тепла для труднодоступных регионов страны. Еще одна из ее функций – опреснение морской воды. В сутки она может выдавать от 100 до 400 тысяч тонн. В 2011 году проект получил положительное заключение государственной экологической экспертизы. Не позднее 2016 года плавучую АЭС планируют разместить на Чукотке. Росатом ожидает от этого проекта больших зарубежных заказов.
Также недавно стало известно, что одна из подконтрольных Олегу Дерипаске компаний — «Евросибэнерго», вместе с Росатомом объявила об организации предприятия «АКМЭ-Инжиниринг», которое будет работать над созданием АСММ и заниматься их продвижением на рынке. В работе этих станций хотят использовать реакторы набыстрых нейтронах со свинцововисмутовым теплоносителем, которыми в советское время были оснащены атомные подлодки. Обеспечивать энергией они призваны отдаленные районы, неподключенные к электросетям. Организаторы предприятия планируют заполучить 10-15% мирового рынка мини-АЭС. В успехе данной кампании аналитиков заставляет сомневаться заявленная стоимость станции, которая по прогнозам «Евросибэнерго» будет равняться стоимости ТЭЦ такой же мощности.
Успех малых АЭС на рынке мировой энергетики предвидеть несложно. Необходимость их присутствия там очевидна. Решаемы и вопросы с усовершенствованием этих источников энергии и приведением в соответствие к необходимым параметрам. Глобальной лишь остается проблема стоимости, которая на сегодняшний день в 2-3 раза больше АЭС в 1000 МВт. Но уместно ли такое сравнение в данном случае? Ведь у АСММ совершенно другая ниша в использовании – они должны обеспечивать автономных потребителей. Никто же из нас не додумается сравнивать стоимость киловатт, расходуемых часами, работающими от батарейки, и микроволновкой, которая запитана от розетки.