Второе пришествие Ломоносова | ПАТЭС

Не так давно по экранам телевизоров пробежала новость, что плавучая атомная теплоэлектростанция (Патэс) прибыла в порт назначения. Однако сегодня я хотел бы рассказать немного другие факты о ПАТЭС.

Данный материал лучше смотреть на видео. Видео в конце статьи.

Во первых, кто является потенциальным клиентом для таких станций?

В мире есть целый ряд небольших стран, энергетическим системам которых просто не требуются АЭС привычной, стандартной мощности в 1’000 мегаватт, но которые, тем не менее, испытывают сложности с обеспечением стабильности своих энергосистем. В мире есть страны, для которых строительство АЭС привычного масштаба просто дорого – не будем забывать, что стоимость современного атомного энергоблока составляет 5-6 миллиардов долларов.

В мире есть целый ряд больших стран, которые не обеспечивают электроэнергией всю свою территорию, но которым энергия необходима на удаленных островах, на территориях, где открыты месторождения полезных ископаемых, которые невозможно разрабатывать без электроэнергии, а строить стационарные объекты генерации невыгодно (в том числе из-за необходимости постоянно поставлять туда топливо). Одна из таких стран нам хорошо известна – это Россия с нашими арктическими просторами.

ПАТЭС «Академик Ломоносов»

Головная ПАТЭС открывает возможность активнее решать все эти проблемы, обеспечивать реализацию проектов, которые сейчас «лежат на полке». С того момента, как «Академик Ломоносов» начнет давать энергию можно будет начинать вести переговоры с зарубежными заказчиками. Специалисты энергетической отрасли уверены, что у плавучих АЭС весьма значительный экспортный потенциал – а это новые заказы по всей производственной цепочке от предприятий Росатома и судостроителей до компаний, усилиями которых добывается и обрабатываются руды металлов.

Реакторы ПАТЭС – проверено временем

Около 22 млрд руб. составляет стоимость головного плавучего энергоблока, еще порядка 7 млрд — затраты на береговые сооружения. Конечная стоимость ПАТЭС «Академик Ломоносов», связана, в числе прочего, и с тем, что проектировали его в конце прошлого — начале этого века – до того, как ОКБМ им. Африкантова разработал новый реактор РИТМ-200.

На ПАТЭС установлены два реактора КЛТ-40С – модернизация более ранних проектов КЛТ-40 и КЛТ-40М, надежность которых подтверждена тысячами реакторочасов, наработанных реакторами такого типа на лихтеровозе «Севморпуть» и на ледоколах «Таймыр» и «Вайгач».

Реакторы КЛТ-40С оснащены современными системами безопасности, в том числе и пассивными (не зависящими от наличия электропитания для собственных нужд реактора и от действий персонала), их активная зона позволяет использовать ядерное топливо с обогащением по изотопу урана-235 в 19% — на реакторах более раннего образца применялось топливо с обогащением 40%.

2 Изменение степени обогащения было реализовано для того, чтобы ПАТЭС соответствовала критериям договора о нераспространении ядерного оружия – по классификации МАГАТЭ низкообогащенное ядерное топливо считается таковым при обогащении по урану-235 до 20%. Полученный в ОКБМ результат обеспечивал экспортный потенциал ПАТЭС при использовании КЛТ-40С уже в начале этого века, но об этом чуть позже.

Установка реактора КЛТ-40С

Электрическая мощность ПАТЭС «Академик Ломоносов» составляет 70 МВт, при этом электроэнергия выдается напряжением 10 кВ, что наиболее оптимально для создания линий электропередач. ПАТЭС способна работать 12 лет без выгрузки топлива, а назначенный срок службы составляет 40 лет. Масса и размеры реакторов КЛТ-40С со всеми уровнями биологической защиты во многом определили и габариты корпуса – 140 метров длины, 30 метров ширины при водоизмещении 21,5 тысяча тонн.

Корпус ПАТЭС цельносварной, разделен перегородками на два блока – технологический и жилой. В технологическом расположены реакторы, турбины, отсек обращения с облученным ядерным топливом, все необходимые вспомогательные системы и оборудование. Уровень внешней защиты позволяет ПАТЭС спокойно пережить цунами, землетрясение силой до 8 баллов и падение самолета весом до 11 тонн, причем все три эти случая в условиях побережья Чукотки крайне маловероятны. Когда станция будет введена в эксплуатацию, на ней будут работать вахтовым методом: на три месяца 150 человек по 50 человек в смене, для комфортного пребывания которых на борту ПАТЭС предусмотрены не только благоустроенные каюты, но и кинотеатр, спортзал и даже бассейн.

Больше АСММ – хороших и разных!

В Росатоме думают о дальнейших перспективах плавучих АЭС. На текущий момент есть технологическое решение по автономным источникам энергии большей мощности с реакторами РИТМ-200, есть проекты по автономным атомным источникам энергии мощностью 6-8 МВт, и сейчас работают над созданием реакторов мощностью 1 МВт. Это достаточно большая линейка автономных ядерных источников энергии, и мы сейчас ведутся переговоры с полярными регионами, и с рядом российских компаний о поставке таких источников – нужно, чтобы сформировался спрос. При этом к плавучему энергоблоку проявляет интерес большое количество зарубежных партнеров, огромное количество международных делегаций уже посетило плавучую АЭС.

В Росатоме народ шутит, что нужно было продавать на экскурсию по ПАТЭС билеты, тогда мы бы окупили ее строительство еще к началу генерации электроэнергии и тепла».

Глава «Росатома» Алексей Лихачев на Международном арктическом форуме 2019

Если для вас вершина хайтека - айфон последней модели, дальше лучше не смотрите.

Реактор РИТМ-200 – это уровень хайтэк

16 октября 2018 года «ЗиО Подольск» отправил в Санкт-Петербург второй реактор для строящегося на Балтийском заводе атомного ледокола проекта ЛК-60 «Урал», и это был уже шестой по счету реактор РИТМ-200, произведенный «Атомэнергомашем» и ОКБМ им. И.И. Африкантова. Шесть реакторных установок всего за три года – это уже промышленное производство, что само по себе снижает цену по сравнению с головным изделием проекта. Росатом намерен до конца года подписать с Балтийским заводом договор на строительство еще двух ледоколов ЛК-60, для конструкторов и машиностроителей корпорации это будет означать продление серии РИТМ-200 еще на четыре реакторных установки, вырастут навыки, компетенции и на Балтийском заводе.

Но не только промышленное, конвейерное производство может привести к снижению стоимости ПАТЭС – значительный вклад в это внесут и конструкторские отличия РИТМ-200 от КЛТ-40С. Вот самые заметные: реактор КЛТ-40С весит 3’800 тонн, а РИТМ-200 – только 2’200 тонн, КЛТ-40С имеет габариты 12 метров х 17,2 метра х 12, а РИТМ-40 – 6 х 13,2 х 15,5 метра.

Расчеты ОКБМ Африкантова – а конструкторскому бюро, которое разработало все до одного проекты реакторных установок атомного ледокольного флота, верить можно и нужно – что габариты корпуса ПАТЭС с парой РИТМ-200 по сравнению с габаритами корпуса ПАТЭС с парой КЛТ-40С изменятся следующим образом. Длина корпуса станет меньше на 38 метров, ширина станет меньше на 5 метров, осадка уменьшится на 1,1 метра, поэтому за счет снижения материалоемкости будет получен весомый экономический эффект. По оценкам ОКБМ, себестоимость производимой электроэнергии на РИТМ-200 станет ниже на 36% по сравнению с КЛТ-40С.

Установка реактора РИТМ-200

Можно бегло оценить и другие преимущества реакторной установки РИТМ-200: ее электрическая мощность выше на 20 МВт (35 МВт – у КЛТ-40С, 55 МВт – у РИТМ-200), на 40 МВт выше тепловая мощность, на 60% выше назначенный ресурс до среднего ремонта. Как видите, желание руководства Росатома сделать ПАТЭС еще одним конкурентным предложением имеют весьма серьезные обоснования – ОКБМ Африкантова разработало действительно выдающийся проект реакторной установки, а реализация на одном заводе всех заказов на атомные ледоколы вместе с заказом на ПАТЭС «Академик Ломоносов» обеспечила восстановление и наращивание компетенций судостроителей.

Но и на этом значение и перспективы реакторной установки РИТМ-200 не заканчиваются – ОКБМ завершило разработку наземных атомных станций на ее основе. Пока еще не очень привычная аббревиатура АСММ (атомная станция малой мощности)

в последние годы становится новым направлением развития для атомной энергетики во всем мире. Проекты АСММ разрабатываются в США, в Китае, в Канаде, в Великобритании и в других странах, постепенно разворачивается настоящая технологическая гонка. Преимущества АСММ достаточно очевидныx – меньше требования к энергетическим системам, в составе которых они будут работать, ниже стоимость, их можно значительно быстрее строить, при этом весь комплект оборудования будет производиться в заводских условиях. Подготовь площадку и подстанцию, за это время на заводе успеют полностью укомплектовать АСММ, и останется только перевезти конструкцию на место и скоммутировать с линиями электропередач. В разы меньшее количество профессионально подготовленного персонала, значительно более скромные объемы ОЯТ, облученного ядерного топлива. Все проекты АСММ – блочные, предусматривают возможность увеличивать количество готовых блоков на одной площадке, если у заказчика появится такая необходимость. У кого больше шансов на победу в этой гонке? Все вполне традиционно – у того разработчика, который первым предоставит референтный действующий энергоблок.

География России как бонус для Росатома

Вот только очевидна и главная проблема любой АСММ – ее физическая охрана. Требования к ней практически такие же, как к обычным, большим АЭС, но это будет приводить к тому, что стоимость физической охраны будет значительно влиять на стоимость вырабатываемой электроэнергии. Кто и как будет решать эту проблему в других странах, сказать сложно, но у России в этом отношении имеется значительная фора – географические особенности нашей страны. В качестве простого примера можно чуть внимательнее посмотреть на ту же ПАТЭС «Академик Ломоносов». Работать эта АСММ (к АСММ принято относить энергоблоки, электрическая мощность которых не превышает 300 МВт) в порту города Певек – одной из опорных точек Северного морского пути, получивший в июле 2019 года статус международного. Согласитесь – 70-й градус северной широты и 171-й градус восточной долготы опасность террористической угрозы уменьшают многократно сами по себе. Подобных мест на территории России достаточно, поэтому Росатом имеет хорошие шансы опередить конкурентов, используя уже готовый проект наземного размещения АСММ на базе реакторов РИТМ-200.

Ну а я же констатирую давно известный факт: в России никакой промышленности нет и она сегодня погибает особенно сильно.