Авторизация

От чего российские АЭС будут спасать Британию

«-Я сижу тут, весь окружённый водой, и совсем-совсем ничего не могу сделать!«- — думал окружённый наводнением Пятачок в замечательном детском романе английского писателя Алана Александра Милна.

В такой же непростой исторической ситуации оказалась у нас и ещё одна страна, которая, как и дом Пятачка, со всех сторон окружена водой.

Речь идёт о самой Великобритании. И о её положении на изолированном острове, которое всегда было предметом зависти европейских монархов и полководцев, но которое и может сыграть с Великобританией весьма злую шутку. Всё дело в том, что ситуация «-окружённости водой»- действует в обе стороны — в момент наводнения тебе некуда убежать и некуда спрятаться. А Великобритания сегодня тонет. Не в буквальном смысле, а в энергетическом. На острове внезапно обнаружился глобальный недостаток энергии. Причём что обидно — по всем возможным её источникам. И с этим надо что-то делать.

 -

Банкет на нефти и газе Северного моря, прошедший между 1980 и 2000 годами и позволивший Великобритании уйти от импорта энергии из-за рубежа, закончился. Соединённое Королевство погружается в пучину темноты и холода, которую невозможно отодвинуть никак иначе, нежели массированным импортом энергии из-за границ благословенного острова. В Великобритании уже нет газа, нет нефти, нет знаменитого кардиффского угля. Все эти ресурсы сожжены в дымовых трубах «-золотого»- ХХ века. Нарастают проблемы и в атомной генерации Острова. Надежд у Соединённого Королевства очень мало. Но они есть. И некоторые записки на оборванных листиках, написанные пока ещё сухим карандашом, мы получаем с Острова уже сегодня. На них ожидаемо написано бессмертное: «-Помогите Пятачку!»- Хотя начиналось всё совсем иначе.

 -

Ставка на необогащённый уран

Начнём мы, пожалуй, с ситуации с ядерной энергией — ведь, как я покажу чуть позже, только она может обеспечить стабильную и прогнозируемую ситуацию со спасением Пятачка от приближающегося наводнения. Первые опыты Великобритании с атомной энергией начались ещё на заре атомной эры, в 1940-х годах. Вот этот скромный «-сарайчик»- в канадской провинции Онтарио и был тем самым местом, где Великобритания получила свой первый оружейный плутоний.

 -

 -

Называлась эта установка ZEEP — Zero Energy Experimental Pile, или в переводе на русский — «-Экспериментальная батарея с нулевой энергией»-. Энергетический выход данного реактора и в самом деле был нулевым: установка ZEEP была рассчитана исключительно на получение плутония, необходимого Великобритании в то время для изготовления собственной атомной бомбы. Реактор ZEEP был одним из первых в мире реакторов на тяжёлой воде, который позволил Великобритании (и впоследствии Канаде, которая использовала тот же концепт в своих тяжеловодных реакторах CANDU) использовать в ядерных реакторах природный, а не обогащённый уран. Ну а использование природного урана, в свою очередь, позволяет полностью отказаться от очень сложной и дорогостоящей индустрии по разделению изотопов урана — центрифуг или газодиффузионных заводов.

Причина такой особенности тяжеловодных реакторов проста — в отличие от нашей обычной, так называемой «-лёгкой»- воды тяжёлая вода практически «-прозрачна»- для нейтронов и очень слабо их поглощает, что позволяет запустить цепную реакцию и на том слабом нейтронном потоке, который выдаёт обычный, необогащённый природный уран.

Но эта ситуация, как мы увидим чуть ниже, сыграла с нашим Пятачком злую шутку. Возможность использования дешёвого природного урана, столь привлекательная вначале, потом обернулась постоянными проблемами в конструкциях реакторов в конце английского пути для мирного атома. А путь этот был следующим. В отличие от Канады, которая оставила для своих реакторов CANDU концепцию тяжёлой воды как основного теплоносителя первого контура (напомню, что сам по себе атомный реактор до сих пор представляет собой тривиальный «-чайник»-, в котором мы постоянно кипятим воду за счёт постоянного нагрева урановых стержней), Великобритания решила улучшить концепцию тяжеловодного реактора.

В английской концепции реактора на природном уране тяжёлая вода как теплоноситель была заменена на углекислый газ. Получившийся реактор, названный «-Магнокс»- (Magnox), уже мог использоваться для производства электроэнергии, но его основной задачей по-прежнему была наработка плутония для армии Её Величества.

Первый реактор «-Магнокс»-, подсоединённый к сетям общего пользования и рассчитанный на производство электроэнергии, был торжественно открыт в Великобритании 17 октября 1956 года, всего через два года после пуска первой в мире Обнинской АЭС. Официально данный первый английский энергетический реактор назывался «-Колдер Холл-1″- (Calder Hall), в то время как весь комплекс по производству делящихся материалов, на площадке которого и был установлен первый реактор Magnox, носил название Селлафилд.

 -

Атомная станция «-Колдер Холл-4″-. Закрыта в 2003 году.

 -

Надо сказать, что для своего времени реактор «-Магнокс»- был очень прорывной машиной. Со своей мощностью 49 МВт он почти что в десять раз превосходил советский опытный реактор в Обнинске, а температура теплоносителя 400°С намного превосходила температуры лучших реакторов на лёгкой воде. Такая высокая температура теплоносителя позволяла реакторам «-Магнокс»- иметь очень хороший термический КПД, который для любой тепловой машины (нашего «-чайника»- с ТВЭЛами) напрямую зависит именно от разности температур.

Всего на технологии Magnox было построено 26 ядерных реакторов в период 1953–1963 годов. На сегодняшний день все эти электростанции, за исключением самой новой станции «-Уилфа»- (Wylfa), на которой были установлены реакторы «-Магнокс»- последнего поколения мощностью 490 МВт, уже выведены из эксплуатации.

Последний реактор станции «-Уилфа»- будет планово закрыт в сентябре 2014 года. Славная страница со «-старичками родом из 1950-х годов»- будет окончательно перевёрнута и закрыта для современной английской атомной энергетики.

 -

Последний из живых «-Магноксов»-. Станция «-Уилфа»- в Уэльсе. Закроется в 2014 году. К реакторам на обогащённом уране…

 -

В 1960-х годах Великобритания продолжила идти по пути создания газоохлаждаемых ядерных реакторов. Развитием концепции реакторов «-Магнокс»- стали газоохлаждаемые реакторы AGR, что расшифровывается как «-Улучшенный реактор с газовым охлаждением»-. Конструкция AGR такова, что пар, полученный при работе реактора, такой же, как и на традиционных угольных электростанциях, поэтому AGR может легко использовать те же турбогенераторы, что и обычные угольные блоки. Средняя температура теплоносителя на выходе из реактора 648°C, что ещё больше подняло термический КПД английских реакторов. Однако что важно: в качестве топлива на реакторах AGR уже было необходимо использовать в ТВЭЛах обогащённое до 2,5–3,5% топливо, а не природный уран с его 0,72% содержания изотопа 235U. Почему же англичанам пришлось на реакторах AGR уйти от столь простого и удобного природного урана и внезапно столкнуться с потребностью в обогащённом уране?

Всё дело в том, что природный уран как топливо создаёт сразу несколько проблем. И связаны они напрямую с достоинствами природного урана — с его долей 0,72% для изотопа 235U. В современных реакторах «-горит»- именно изотоп урана 235U. В обогащённом уране содержание этого изотопа в 3–5 раз больше его содержания в природном уране: условно говоря, на единицу объёма или массы обогащённый уран в те же 3–5 раз «-энергетичнее»- природного. В силу этого любой реактор на природном уране просто с точки зрения объёма и веса активной зоны на ту же тепловую или электрическую мощность оказывается в 3–5 раз тяжелее и в 3–5 раз объёмнее. Разница приблизительно такая же, как напиваться пивом или водкой. Водки надо реально меньше.

Кроме того, в силу обычных конструкционных проблем на природном уране оказалось очень трудно получить требуемую для концепции AGR температуру реактора 648°C. Прозрачный для нейтронов сплав «-Магнокс»-, который дал название предыдущему поколению английских реакторов, пришлось в силу таких температур теплоносителя заменить на нержавеющую сталь, а она, в свою очередь, оказалась гораздо более «-жадным»- поглотителем столь дефицитных в случае природного урана нейтронов. Однако выбор в пользу коммерческой эффективности реакторов был сделан: AGR был разработан и в 1965 году поставлен «-на поток»- в качестве основного реактора для английской атомной энергетики. Высокий термический КПД реактора AGR (около 41%) намного превосходил обычный КПД легководных реакторов, которые не могли похвастаться его значениями выше 34%.

 -

Два блока с четырьмя реакторами AGR на АЭС «-Хэйшем»- (Heysham). Подлежат закрытию в 2019–2023 годах.

 -

Но вот тут-то на пути независимой английской ядерной программы, в тот момент, когда выбор в пользу AGR уже был сделан, и замаячили первые серьёзные проблемы.

 -

…без технологий разделения

Перед Соединённым Королевством серьёзно встал вопрос самостоятельного разделения изотопов урана. А с этим-то как раз у Великобритании и оказался основной затык. Всё дело в том, что вплоть до 1965 года проблему разделения изотопов урана, столь необходимую для обеспечения работы легководных реакторов на обогащённом уране, на Острове никто серьёзно не разбирал и не исследовал. А ведь ни центрифуги, ни газодиффузионные заводы невозможно построить за год или даже за пять лет — и СССР и США потратили на эту задачу от 10 до 15 лет. Плутоний было легко нарабатывать и в тяжеловодных или газоохлаждаемых реакторах первого поколения («-Магноксах»-). Но вот экономическая дороговизна таких небольших реакторов (напомню, большой «-Магнокс»- на станции «-Уилфа»- имел электрическую мощность всего 490 МВт — меньше половины от мощности стандартного легководного блока на 1 ГВт), некритичная для военных, оказалась тем «-осиновым колом»- в грудь английской атомной энергетики, которая и поставила точку в вопросе использования природного урана.

Ну а тут ещё и подоспели новости из-за океана — медленное проникновение американского капитала в Канаду и масштабная программа строительства собственных американских атомных станций понемногу разогнала и цену природного урана на свободном рынке. Если вплоть до начала 1970-х годов стоимость природного урана в «-свободном»- мире понемногу снижалась, то в 1970-х годах ситуация резко развернулась в противоположную сторону.

 -

Дополнительного «-масла в огонь»- подлил, безусловно, и энергетический кризис 1973 года, когда и США, и Великобритания внезапно почувствовали всю шаткость их «-нефтяного рая»-, напрямую зависящего от нефтяного экспорта арабских стран. Однако выбор уже был сделан, и Великобритания оказалась жёстко привязанной к американской программе получения ядерного топлива — до сих пор все реакторы AGR используют ядерное топливо производства американской компании «-Вестингауз»- (Westinghouse).

 -

Без продления срока службы

Все остальные английские программы развития ядерной энергетики, за исключением реакторов AGR, так и не дошли до промышленной стадии. Британский вариант натриевого реактора-размножителя, запущенный в 1974 году и получивший название PFR, так и не смог побороть своих «-детских болезней»- и был остановлен в 1994 году.

 -

Британский реактор-размножитель PFR. Закрыт в 1994 году.

 -

Всего на британскую программу обеспечения повторного использования, размножения и дожигания топлива было израсходовано около 30 млн фунтов стерлингов за период 1966–1974 годов. И ещё 338 млн фунтов стерлингов потребуется на рекультивацию площадки быстрого реактора.

Не смогла обеспечить достойного уровня технического и экономического соответствия потребностям отрасли и программа утилизации значительных количеств оружейного плутония, которые произвёл военный завод в Селлфилде. Завод по производству смешанного, плутоний-уранового топлива (называющегося ещё и МОХ-топливом) оказался совершенно неэффективным. В результате сегодня Великобритания оказалась хозяйкой самого большого в мире запаса оружейного плутония (около 112 тонн), который ещё и требует около 80 млн фунтов стерлингов в год на организацию своего хранения.

Все эти факты свидетельствуют о том, что в настоящее время Великобритания вряд ли способна самостоятельно построить технологии замкнутого ядерного цикла (ЗЯТЦ), а всё больше и больше вынуждена опираться на зарубежные технологии обогащения урана, производства тепловыделяющих сборок и даже… реакторостроения.

Всё дело в том, что последний реактор AGR, тот самый суперэффективный (с КПД около 41%) газоохлаждаемый реактор был построен ещё в 1988 году. Обычная стандартная секция из двух реакторов AGR на АЭС «-Торнесс»- (Torness) сможет проработать до 2023 года — те же стандартные 35 лет, что и отведены каждому реактору AGR. Дополнительной сложностью для Великобритании является то, что высокие температуры в активной зоне реактора, которые составляют, напомню, более 648°C, очень усложняют жизнь эксплуатационщикам и регуляторам: за пределами гарантированных производителем 35 лет жизни газоохлаждаемых высокотемпературных реакторов AGR никто особо не горит желанием брать на себя ответственность за продление ресурса работы реактора.

Если в практике легководных реакторов уже стали обыденными процедуры продления «-жизни»- реактора на 10 и даже на 20 лет, то для AGR, скорее всего, этот вопрос так и не будет решён положительно: максимум, на что соглашаются все участники процесса, — это продлить срок работы высокотемпературных реакторов ещё на пять лет.

 -

Последний из газоохлаждаемых. АЭС «-Торнесс»-. Крайняя дата закрытия — 2028 год.

 -

Что же остаётся у Великобритании в перспективе 15 лет от сегодняшнего дня? Это — единственный и, по сути дела, не британский по конструкции легководный реактор на станции «-Сайзвелл Би»- (Sizewell B). Он построен ещё в 1994 году, в рамках сотрудничества уже упомянутой компании «-Вестингауз»- и французской компании «-Фраматрон»- (Framatrone). Даже паровые турбины на этой АЭС поставлены не британскими производителями, а опять-таки французской компанией «-Альстом»- (Alstom). Можно сказать, что «-завоевание Англии»-, о котором мечтал Наполеон в XIX веке, уже случилось в конце XX века.

 -

АЭС «-Сайзвелл Би»-. Последняя из оставшихся. Кто спасёт Пятачка: Россия или Франция?

 -

Дальнейшие планы Великобритании по замене своих газоохлаждаемых «-фениксов»-, которые сгорят в период следующих 15 лет, связаны с двумя принципиальными подрядчиками. Сама по себе Англичанка, не строившая реакторов с 1988 года, уже вряд ли сможет быстро и в полной мере возродить свой атоммаш в отведённые ей историей сроки. Ведь, как мы помним из романа о Винни-Пухе: «-Дождь всё лил, и с каждым днём вода подымалась немножко выше, и вот она подошла уже к самому окошку, а Пятачок всё ещё ничего не сделал»-. Не сделала ничего пока для возрождения своей атомной промышленности и Великобритания. Вся надежда Великобритании сейчас сосредоточена на быстром импорте атомных технологий из Франции или… из России.

Первоначальные планы постройки новых реакторов на Острове были связаны с французской «-Аревой»- (Areva), правопреемницей «-Фраматрона»-. Именно «-Ареве»- было предложено в рамках программы замены реакторов AGR произвести эскизное планирование установки новых реакторов EPR французского производства на площадке «-Сайзвелл Си»- (Sizewell C).

Однако сейчас эти планы находятся под угрозой срыва: если собственная английская атомная программа уже начиная с начала 1990-х годов пребывает в состоянии «-клинической смерти»- (английский Пятачок реально ничего не строил с 1988 года, а не разрабатывал — так и вообще с середины 1970-х годов), то французскую ядерную программу сейчас скорее лихорадит на фоне перехода к технологиям нового поколения. Новый французский атомный реактор — EPR,или в переводе на русский — «-Европейский реактор под давлением»-, пока никак не может «-собраться до кучи»- ни на одной из строительных площадок — ни во Франции, на АЭС «-Фламанвилль»-, ни в Финляндии, на АЭС «-Олкилуото»-. И если во Франции «-Арева»- всё же находится у себя дома, хотя и сталкивается смассой проблем при постройке нового реактора, то в Финляндии ситуация уже вообще грозит выйти из-под контроля.

 -

АЭС «-Олкилуото-3″-. Заходите к нам после 2016 года.

 -

Оба «-референтных»-, то есть критически важных для оценки технологии реактора проекта буксуют по срокам и безбожно раздуваются по сметам.

3 млрд евро, озвученные «-Аревой»- на старте обоих проектов в 2005–2007 годах, уже превратились в 6,6 млрд евро для финской АЭС и в 8 млрд евро для её французской «-близняшки»-.

Пуск обеих «-референтных»- реакторов EPR уже перенесён на 2016 год, а для случая Великобритании «-Арева»- уже озвучила стоимость строительства блока с реактором EPR в… 12 млрд евро.

В такой ситуации наш английский Пятачок ожидаемо пишет всюду по миру тревожные записки: «-Это я, Пятачок! Спасите, помогите!»- Недавно получателемтакой записки оказался и российский «-Росатом»-. Конечно, пока официально такая «-записка тонущего»- называется «-дорожная карта»-. Но — ситуация в общем-то ясна и понятна. «-Росатом»- в отличие от французской «-Аревы»-, которая разом решила увеличить мощность своего реактора в полтора раза, идёт по пути медленного и осторожного совершенствования своего надёжного и испытанного дизайна ВВЭР-1000. В силу чего сейчас даже постройка АЭС «-с нуля»-, как, например, в случае с Балтийской АЭС, даёт для реакторов «-Росатома»- оценку около 3,1 млрд евро за 1150 МВт электрической мощности. В то время как европейский EPR для условий постройки на существующей площадке АЭС «-Сайзвелл»- даже с учётом его планируемой мощности 1650 МВт оказывается минимум в три раза дороже. Вот такая вот непростая судьба у Маленького Существа, совершенно окружённого водой! И свой неудачный реактор-размножитель — распили, и плутоний — храни, и старые реакторы — останови в перспективе 15 лет. И сделать-то быстро ведь ничего не получается: современный реактор строится лет пять-семь. Это если заказать его у русских, согласно «-записке Пятачка»-. Пардон, конечно же «-дорожной карте»-!

А французы могут и за 11 лет реактор построить, спросите у финнов. Уж на что терпеливые люди, да и то решили «-Ареву»- на следующие стройки не звать. Каки чехи, кстати. И финны, и чехи в принципе ждать ещё могут — у них ведь в ходу не газоохлаждаемые «-фениксы»-, которые сгорят через 10 лет, а вполне себе обычные легководные реакторы. И последние 20 лет они в отличие от Англии не «-сидели на попе ровно»-, а активно искали варианты постройки новых реакторов. А на Острове холодно и страшно. Вдруг не подвезут нефть, как в 1973-м? Или вдруг опоздает газ из Катара, как произошло весной 2013-го? И ведь уже ничего не поменяешь так быстро, как это надо «-здесь и сейчас»-. Когда вода уже плещется возле твоего окошка.

источник

И еще вам напомню интересную информацию про АТОМ: Атомные реакторы на торговых судах и Атомные самолеты. Тут же можно вспомнить про Передвижные АЭС (ПАЭС) из СССР

Оставить комментарий
иконка
Посетители, находящиеся в группе Гость, не могут оставлять комментарии к данной публикации.
  • Сегодня
  • Читаемое
  • Комментируют


Облако тегов
Опрос
Календарь
«    Апрель 2020    »
ПнВтСрЧтПтСбВс
 12345
6789101112
13141516171819
20212223242526
27282930