Когда у нас появится собственная атомная энергетика и безопасно ли это? Что известно о проекте эстонской АЭС?

Автор блога „Путь атома“ Андрес Ингерман работает в компании Fermi Energia, которая развивает проект Эстонской АЭС с малым модульным реактором. В этом тексте от отвечает на самые часто задаваемые вопросы об эстонской атомной станции, запуск которой запланирован на 2032 год.

Для чего Эстонии нужна собственная АЭС?

Каждая страна обеспечивает себя критически важными ресурсами. Одним из важнейших и, без сомнения, базовым ресурсом, который лежит в основе всех других товаров и услуг, является энергия. За последнее время мы столкнулись с резким скачком цен на электричество. Это связано с повсеместным отказом от ископаемого топлива и отключением старых АЭС. Что касается Эстонии, то высокие квоты на CO2 и физический износ оборудования в скором времени сделают невозможным получение электричества от сжигания горючего сланца. Как следствие, возросшая зависимость от импорта электроэнергии пошатнет энергетическую безопасность государства. Эстонии требуются новые современные электростанции, которые смогут обеспечить страну чистой (свободной от выбросов CO2), надежной (доступной круглый год, независимо от погоды и времени суток) и дешевой электроэнергией.

С точки зрения ученых и специалистов в сфере энергетики и экономики, лучшим решением является возведение в Эстонии к 2032 году своей малой атомной электростанции.

Малая АЭС с модульным реактором

Группа ученых и предпринимателей, вдохновленных идеей постройки в Эстонии своей малой атомной электростанции, три года назад основала компанию Fermi Energia. Компания заказала и провела более 40 различных исследований, потратив в общей сложности более 700 000 евро, чтобы понять, возможно ли в Эстонии возвести АЭС и если да, то где она может быть построена, а также какая технология подходит для Эстонии больше всего.

Исследования показали, что единственно возможным вариантом для Эстонии может быть малая АЭС с модульным реактором. Крупная АЭС нам не подходит из-за того, что оператор сети Elering ограничивает поступления в сеть из одного энергоисточника 300 мегаваттами. Крупные АЭС также имеют недостатки в плане дороговизны и простоев в строительстве (подробнее о малых модульных реакторах и о недостатках крупных АЭС можно прочитать здесь).

В ходе исследовательской работы были проанализированы доступные на данный момент технологии малых ядерных ректоров. Исследование показало, что наиболее подходящей для Эстонии технологией является малый реактор BWRX-300 от американской компании GE Hitachi.

BWRX-300 расшифровывается следующим образом:

BWR – Boiling Water Reactor, или кипящий водо-водяной реактор

X – 10-е поколение

300 – мощность в мегаваттах

BWRX-300 – это десятое поколение реакторов от GE Hitachi. Применяемые в нем технологии подтвердили свою надежность в реакторах предыдущих поколений, а новые технологические решения прошли этап лицензирования в надзорной комиссии по ядерной безопасности США. Мы имеем дело с малым модульным реактором мощностью 300 мегаватт, который использует водяное охлаждение с естественной циркуляцией (для обеспечения безопасности станции не требуются насосы). Сам реактор находится под землей.

О том, как работает атомная электростанция, можно прочитать здесь.

Первый реактор такого типа планируется построить в Канаде. После того как технологию ректора протестируют и проанализируют, можно будет сделать окончательное решение, подходит ли данное решение для Эстонии.

В планах Fermi Energia – построить минимум два малых реактора, что в сумме покроет более половины энергопотребления Эстонии. Суммарная мощность двух реакторов составит 600 мегаватт, а нормальное электропотребление в Эстонии – 1000 мегаватт, в пиковые периоды 1500 мегаватт.

Когда в Эстонии будет построена АЭС?

Будет ли место ядерной энергетике в энергопортфеле государства, решать правительству. В апреле 2021 года при Министерстве окружающей среды была учреждена государственная рабочая группа по ядерной энергетике. В нее вошли представители большей части министерств и Департамент окружающей среды. Рабочая группа должна изучить возможности внедрения в Эстонии атомной энергетики. Результаты независимого исследования будут представлены в заключительном отчете правительству осенью 2023 года. На основании этого отчета правительство должно будет вынести взвешенное решение о внедрении атомной энергетики в Эстонии. В случае положительного решения государству потребуется:

• Принять закон о ядерной энергии (проект закона создан еще в 2010 году).

• Создать национальный регулятор (контролирующий государственный орган). По оценкам, для Эстонии потребуется около 30 чиновников.

• В ходе государственной спецпланировки будет выбрано место для АЭС.

• Строительство АЭС должно начаться в 2028 году.

• Запуск станции должен произойти в 2032 году. Установленный срок службы электростанции составит 60 лет, с возможным продлением до 80 или 100 лет.

Где взять персонал для АЭС?

Малый реактор будет обслуживать от 70 до 100 человек. Большая часть из них представляет тот же спектр профессий, что и на действующих в Эстонии электростанциях. Ядерные физики в белых халатах не работают на современных атомных электростанциях. АЭС – это производственный объект, где необходимы люди технических специальностей. Шведские инструкторы, готовящие персонал для АЭС, отмечают, что лучшие операторы АЭС получаются из людей, которые пришли из других производств. В Финляндии и Швеции операторами АЭС становятся молодые, окончившие профессионально-технические училища. На станции важно знать, как работают вентили и клапаны, понимать принципы работы с давлением и прочие сугубо технические отраслевые моменты. Глубокое академическое понимание принципов теоретической физики избыточно на атомной электростанции.

Приведем аналогию с томографом в больнице. Персонал обслуживает аппарат, руководствуясь всеми техниками безопасности, проводя обследование пациентов. Но в тоже время этот персонал не имеет глубинных познаний в теоретической физике. Он успешно справляется со своими задачами исходя из инструкций и пройденного обучения.

Персонал для будущей эстонской АЭС планируется обучать в сертифицированном центре повышения квалификация разработчика реактора (с большой степенью вероятностью – в Швеции).

Тем не менее, для того чтобы развивать и академическую базу, Fermi Energia выдает стипендии на обучение ядерной энергетике в зарубежных университетах. Первые студенты уже отправились на обучение в университеты Швейцарии, Франции и Испании.

Помимо прочего, в Таллиннском техническом университете начато преподавание предметов „Современная ядерная энергетика“ и „Физика ядерных реакторов“.

Со следующего года в Тартуском университете начнется преподавание предмета „Семинар по ядерным технологиям“.

В Научно-исследовательском институте химической и биологической физики KBFI сформирована и действует рабочая группа по ядерным технологиям.

Где может быть построена АЭС?

Территория Эстонии была детально проанализирована бельгийской компанией Tractebel, являющейся европейским лидером в сфере консалтинга и в области ядерной энергетики.

Было выявлено несколько потенциальных мест, где можно построить эстонскую АЭС. Одно из потенциальных мест находится рядом с городом Кунда в волости Виру-Нигула, второе место – в Айду в волости Люганузе. Принципы, на основе которых был основан выбор места: близость к линиям электропередач, крупным производствам и водоему для охлаждения. Окончательное решение, быть ли строительству АЭС в Эстонии и если да то, то где именно – решать правительству, руководствуясь государственной спецпланировкой.

Где брать уран для эстонской АЭС?

Урановая руда может быть приобретена оператором АЭС у любого производителя, а переработана в топливо она может быть многими компаниями по всему миру. На данный момент планируется, что закупка топлива для эстонской АЭС и его обогащение будет производиться в западных странах, таких как Канада и Франция.

Количество урана, содержащегося в почве и морской воде, делает его практически неисчерпаемым ресурсом. Исследованных месторождений хватит на сотни или даже тысячи лет использования (источник).

Прежде чем сделать из урана топливные элементы, его нужно сначала обогатить в центрифугах. Крупнейшие предприятия по обогащению урана находятся во Франции,

Германии, Нидерландах, Великобритании, США и России. Новые заводы по обогащению урана были построены во Франции и США.

Стоимость ядерного топлива составляет от 10% до 20% стоимости электроэнергии, вырабатываемой на АЭС.

Страны-лидеры по добыче урана:

Казахстан 19 477 т в год;

Австралия 6203 т в год;

Намибия 5413 т в год;

Канада 3885 т в год;

Узбекистан 3500 т в год;

Нигер 2991 т в год;

Россия 2846 т в год

Что делать с отходами?

За 60 лет работы эстонской АЭС будет выработано примерно две фуры отработавшего ядерного топлива. Fermi Energia планирует отправлять отработавшее ядерное топливо на переработку французской компании Orano. Там из топливных элементов будут отделены уран и плутоний. Оставшийся продукт покроют стеклом, поместят в стальные капсулы и отправят назад в Эстонию.

Эти капсулы планируется разместить в глубокой шахте, используя запатентованную технологию американской компании Deep Isolation. Контейнеры будут находиться на глубине 1,5 км в толще гранита, не взаимодействуя с грунтовыми водами и не оказывая воздействия на живые организмы. Технология бурения таких шахт схожа с уже действующими по всему миру технологиями геологоразведки в нефтегазовой индустрии. По причине глубинного залегания радиационный фон на поверхности не будет повышен. Такое решение позволит эффективно и безопасно решить вопрос отработавшего ядерного топлива.

Как будет профинансирован проект малой АЭС для Эстонии?

Fermi Energia – это частная компания, основанная на эстонском капитале. Помимо крупных эстонских инвесторов в предприятие инвестировало 1281 частное лицо через платформу Funderbeam. Миноритарными пайщиками являются крупнейшая энергетическая компания в северной Европе – шведская Vattenfall и бельгийская энергетическая корпорация Tractebel.

За три года своего существования компания привлекла 3,9 млн евро инвестиций.

Стоимость одного малого реактора будет составлять ориентировочно 1 млрд евро. Для осуществления проекта планируется привлечь частный капитал. Сумма инвестиций не является крупной для рынка энергетики. Деньги налогоплательщиков не будут использованы, если только государство не решит стать пайщиком предприятия.

Благодаря дешевизне электроэнергии, производимой на АЭС, капитальные расходы окупятся за 10–15 лет. Уже сейчас компания заключает предварительные договоры о намерении продавать крупным клиентам электроэнергию по цене 55 евро за мегаватт.

Кто осуществляет проект?

На данный момент в Fermi Energia работает 16 человек.

Калев Каллеметс – учредитель и генеральный директор Fermi Energia, доктор наук (PhD) по экономике. В прошлом вице-директор Эстонской геологической службы.

Марти Ельцов – учредитель и технический директор Fermi Energia, доктор наук (PhD) по ядерной инженерии. Руководитель рабочей группы ядерных технологий в Институте химической и биологической физики (KBFI).

Хенри Ормус – учредитель и член правления Fermi Energia, двойной магистр наук (M.Sc.) по ядерной инженерии и электроинженерии. Работал в Fennovoima – финской компании, занимающейся строительством АЭС.

Мерья Пукари – учредитель Fermi Energia, доктор наук (PhD) по физике ядерных реакторов. Директор Шведского центра ядерных технологий.

Каспар Кёэп – учредитель Fermi Energia, доктор наук (PhD) по ядерной инженерии.

Сандор Лийве – учредитель и глава совета Fermi Energia. В прошлом директор Eesti Energia.

Майт Мюнтель – учредитель Fermi Energia, доктор наук (PhD) по теоретической физике. Занимался открытием бозона Хиггса на Большом адронном коллайдере в Европейском центре ядерных исследований (ЦЕРН).

Андрей Гороновский – консультант Fermi Energia, магистр наук (M.Sc.) по ядерной инженерии.

Альберт Копьев – консультант Fermi Energia, с опытом работы на строительных площадках АЭС в Финляндии. Магистр наук (M.Sc.) в области гражданского строительства.

Райнер Кюнгас – консультант Fermi Energia по вопросам производства водорода. Доктор наук (PhD) по химической инженерии.

И другие.