Мировая атомная энергетика: противоречивые тренды
Ядерная энергетика за несколько десятилетий стала традиционной отраслью и заняла ведущую роль в энергобалансе целого ряда стран. В настоящее время 32 государства эксплуатируют атомные электростанции. По состоянию на конец 2016 года в мире насчитывалось 448 энергетических реактора общей мощностью 391 ГВт.
Проблема энергетической безопасности, обострившаяся в семидесятые годы прошлого столетия в связи с энергетическим кризисом, заставила многие страны пересмотреть свои энергетические программы. Развитие атомной энергетики сократило потребление органического топлива и снизило энергетическую зависимость стран, имеющих ограниченные собственные топливно-энергетические ресурсы. Важным преимуществом ядерной энергетики стала ее дешевизна и относительная экологичность по сравнению с угольной и нефтегазовой генерацией.
Наиболее впечатляющим, по данным Международного энергетического агентства, является восьмикратный рост доли ядерного топлива в мировом потреблении первичных энергоресурсов в период с 1973 по 2015 год. При этом использование природного газа возросло всего на 7%, а возобновляемых источников энергии – в 2,4 раза. В производстве электричества за этот же период вклад ядерной энергетики вырос в три раза.
В двенадцати странах доля выработки электроэнергии на АЭС превышает 30%. Более половины электричества дает ядерная энергетика Бельгии, Франции, Венгрии, Словакии и Украины. Мировым лидером по доле в общей выработке является Франция – 72%. Подробно об этом вы можете почитать в докладе Международного агентства по атомной энергетике. Ниже - некоторые базовые сведения.
Франция располагает 58 действующими промышленными реакторами суммарной мощностью 63,1 ГВт (второе место в мире после США). Страна является крупнейшим экспортером электроэнергии, ведет активные исследования в области атомной энергетики, владеет технологиями по производству реакторов и утилизации ядерного топлива. Франция продолжает как количественно, так и качественно совершенствовать свой ядерный энергетический потенциал. Специальный закон, принятый в 2005г., закрепил за атомной энергетикой статус главного источника энергии. Несмотря на завершение срока эксплуатации большинства АЭС в 2020г., в стране постепенно обновляется оборудование и активно реализуется программа построения реакторов нового поколения, отвечающих требованиям экономической конкуренции, охраны окружающей среды и повышенной безопасности.
Китай рассматривает ядерную энергетику как важную часть своей долгосрочной стратегии, направленной на достижение устойчивого экономического развития и сокращение выбросов углекислого газа. Большинство действующих энергоблоков Китая построены на базе ядерных технологий из Франции, Канады и США. Благодаря опыту в сфере безопасной и надежной эксплуатации АЭС и испытание новых конструкций реакторов Китай может занять место глобального игрока на рынке ядерных технологий.
Похожая ситуация в Индии, где долю ядерной энергетики к 2030 году планируется увеличить более чем семь раз и довести удельный вес ядерной генерации в энергобалансе страны до 25%.
На определенном этапе высокие темпы развития атомной энергетики стали не соответствовать уровню ее безопасности. На основании опыта эксплуатации объектов атомной энергетики, возрастающего научно-технического понимания процессов и возможных последствий возникла необходимость пересмотра технических требований, что вызывало увеличение капвложений и эксплуатационных затрат.
Серьезный удар по развитию атомной был нанесли аварии на АЭС «Три Майл Айленд» в США в 1979 году, а также на ряде других объектов, что привело к радикальному пересмотру требований безопасности, ужесточению действующих нормативов и пересмотру программ развития АЭС во всем мире.
Катастрофа на Чернобыльской АЭС в Украине в 1986 году, квалифицируемая по международной шкале ядерных инцидентов как авария самого высокого уровня и вызвавшая экологическую катастрофу на огромной территории, подорвала доверие мирового сообщества к атомной энергетике.
Масштабная авария на японской атомной станции Фукусима в 2011 г. подтолкнула многие страны к реальным мерам по ограничению развития ядерной энергетики. Первой страной, которая кардинально изменила вектор развития ядерной энергетики среди развитых стран ЕС, стала Германия. В стране, где только за полгода до аварии было принято решение о продлении срока службы АЭС, в экстренном порядке остановили семь реакторов, которые были введены в эксплуатацию до 1980-х годов. В июне 2011 г. было решено не продлевать срок эксплуатации всех атомных станций. В самой Японии из 54 реакторов действующими остались только два.
Летом 2011 г. в Италии был проведен референдум и подавляющее большинство населения проголосовали за выход страны из ядерной отрасли. Италия стала единственной страной, закрывшей все имевшиеся АЭС и полностью отказавшейся от ядерной энергетики.
В мае 2017 г. правительство Франции заявило, что доля производимой атомными электростанциями электроэнергии в энергетическом балансе страны до 2025 г. должна сократиться до 50%. Бельгия,Испания,Швейцария осуществляют долгосрочную политику по отказу от ядерной энергетики.
Однако не все европейские страны отреагировали столь решительно. В странах Восточной Европы были проведены внеплановые проверки и экспертизы действующих энергоблоков. Практически повсеместно их результаты были удовлетворительными. Согласно имеющимся прогнозам, такие страны, как Польша, Румыния, Чехия, Словакия, Болгария и Словения при определенных обстоятельствах способны активизировать атомную отрасль в ЕС. Строительство новых АЭС позволит этим странам решить сразу несколько важнейших задач: получить относительно недорогую электроэнергию в значительных объемах, достичь установленных экологических нормативов и обеспечить энергетическую безопасность.
Отказ от ядерной энергетики требует замены ее альтернативными энергоресурсами, в частности, возобновляемыми источниками энергии (ВИЭ). Развитие индустрии ВИЭ требует многолетних и многомиллиардных финансовых затрат. А дешевая электроэнергия необходима здесь и сейчас.
Поэтому безъядерный статус могут позволить себе пока только богатые страны. Остальные вынуждены довольствоваться тем, что есть или тем, на что хватает денег.
Украинский ядерный вектор
Атомная энергетика Украины известна многим по Чернобыльской катастрофе 1986 года, которая принесла плохую славу как украинской, так и советской ядерной электроэнергетике. Но помимо ЧАЭС в наследство от Советского Союза Украине достались еще четыре станции, включая Запорожскую АЭС - мощнейшую в Европе.
Украина входит в первую десятку государств с развитой ядерной энергетикой. На четырех АЭС эксплуатируются 15 энергоблоков мощностью 13,8 ГВт: Хмельницкая АЭС (2 блока), Ровенская АЭС (4 блока), Южно-Украинская АЭС (3 блока) и Запорожская АЭС (6 блоков). Причем доля производства электроэнергии на украинских АЭС стабильно увеличивалась: 1996 г. – 43,8%, в 2016 г. – 52,3%.
Большинство из украинских реакторов были запущены во времена Советского Союза. Соответственно, их проектные эксплуатационные сроки закончились или близки к окончанию. И если не предпринять срочных мер, выход блоков из эксплуатации приведет к снижению на 75-80% суммарной мощности атомной энергетики, что означает потерю примерно 40% всего объема генерации электроэнергии в стране.
Пик пусков АЭС в мире пришелся на период со второй половины 1960-х годов по начало 1980-х. Средний возраст действующих реакторов в мире составляет 28,5 года. А самый старый из них, находящийся в Швейцарии, работает в течение 45 лет.
Сегодня из 441 действующего реактора АЭС в мире почти половина эксплуатируется в сверхпроектный срок (больше 30 лет – 218, из них больше 40 лет – 58 энергоблоков). При этом 112 энергоблоков, согласно данным МАГАТЭ, готовятся к продлению срока эксплуатации. Продление срока эксплуатации - это комплекс модернизаций, которые длятся несколько лет. По одному энергоблоку - примерно 40 мероприятий по модернизации тепломеханического оборудования и более 30 модернизаций электротехнического оборудования.
Чтобы убедиться в реальности проведения всех этих работ, подготовку к продлению проверяют представители специального контролирующего органа в сфере атомной энергетики. Он работает в соответствии с инструкциями Международного агентства по атомной энергии – МАГАТЭ.
В Украине самый старый работающий блок введен в эксплуатацию в 1980 году. Это 1-й блок Ровенской АЭС. В 2010 году срок эксплуатации первого и второго блоков был продлен на двадцать лет – до 2030 года. В 2017 г. ведутся работы по по продлению срока эксплуатации третьего энергоблока. Подробнее о состоянии украинских атомных энергоблоков можно прочесть в статье двухлетней давности в Forbes Україна.
Конечный этап жизненного цикла ядерного энергоблока - это его снятие с эксплуатации (СЭ). В соответствии с международной практикой и рекомендациями МАГАТЭ, возможны две основные стратегии СЭ отдельного ядерного энергоблока:
- неотложный демонтаж;
- отложенный демонтаж;
Неотложный демонтаж начинается сразу после завершения стадии прекращения эксплуатации. В мировой практике этот этап включает понятие «окончательная остановка» и «переходный период», необходимые для подготовки к реализации стратегии СЭ.
Отложенный демонтаж - это стратегия, согласно которой после завершения стадии прекращения эксплуатации установка переводится в безопасное состояние на несколько десятков лет, после чего в рамках следующих стадий начинается подготовка к демонтажу и демонтаж.
Продление эксплуатации ядерных реакторов, также как и снятие их с эксплуатации - достаточно дорогостоящие операции. Ориентировочные расходы на продление срока эксплуатации одного блока – 4-6 млрд гривен. Стоимость снятия с эксплуатации АЭС на порядок выше. Кроме того, как показывает опыт проведения подобных работ на Чернобыльской АЭС, обеспечение ядерной и экологической безопасности на объекте требует постоянных затрат на протяжении длительного периода. Примерные затраты на постройку нового энергоблока – 200 млрд гривен. Строительство новой атомной электростанции— это вообще большая роскошь для любой страны. Потому что подобное мероприятие крайне затратное.
После распада СССР на территории Украины остались отдельные предприятия ядерно-топливного цикла. Однако в Украине полностью отсутствуют производственные мощности по изготовлению ядерного топлива. Обеспечение отечественных атомных электростанций ядерным топливом осуществляется ОАО «ТВЭЛ» (Россия) и компанией Westinghouse (Япония, США). Расходы на закупку ядерного топлива составляют около 40 процентов цены электроэнергии, вырабатываемой на атомных электростанциях и достигают 600 млн дол в год. Доля российских поставок достигает 53%.
Будущее атомной энергетики
С целью сокращения ядерной зависимости от агрессивного соседа в ноябре 2016 г. правительство Украины приняло Концепцию Государственной целевой экономической программы развития атомно-промышленного комплекса на период до 2020 г., в которой предусматривается развитие производства ядерного топлива в стране. Как показывает опыт, главной проблемой данной программы может стать ее финансирование. Предыдущая целевая программа «Ядерное топливо Украины» (2009-13 гг.) была профинансирована всего лишь на 10 %. А это значит, что ее выполнение было провалено.
Будущее атомной энергетики прописано в проекте Энергетической стратегии Украины до 2035 г., где она рассматривается как одно из наиболее экономически эффективных низкоуглеродистых источников энергии. Прогнозируется,что доля атомной генерации в общем объеме производства электроэнергии будет расти. Однако, анализ цифровых данных по отрасли говорит нам о другом: доля ядерной энергетики в поставках первичных энергоресурсов должна уменьшится на 0,5%, а ее удельный вес в производстве электроэнергии должен будет сократится с 56% в 2015 г. до 48% в 2035г.
Можно предположить, что подобное противоречие связано с пониманием того, что реальных средств на развитие атомной энергетики в Украине нет и появление их не предвидится. За 2016 г. оператор украинских АЭС государственный «Энергоатом» смог потратить на капитальные вложения немногим более 200 млн дол. Это дает возможность поддерживать текущее состояние объектов. Продление сроков эксплуатации атомных реакторов проводится, в основном, за счет иностранных кредитов.
В соответствии с проектом Энергетической стратегии мощности отечественной ядерной энергетики должны вырасти на 7%. В тоже время, предполагается, что выработка электроэнергии на основе ВИЭ должна увеличится в более чем 12 раз. Но как показывает мировой опыт ддля подобного «скачка» в развитии ВИЭ необходимы инвестиции в десятки миллиардов долларов ежегодно. В связи с этим можно только напомнить слова из песни Владимира Высоцкого: «Где деньги, Зин?».