Как ляжет дорожная карта: Канада готовится к развертыванию малых модульных реакторов

Канада — одна из немногих промышленно развитых стран, не собирающихся отказываться от атомной энергетики. Любой, кто изучит принятую в начале ноября дорожную карту Канады по разработке и развертыванию малых модульных реакторов, поймет, что канадцы всерьез вознамерились опередить всех во внедрении новой технологии и получить от этого все преимущества.

Из всех развитых стран Канада обладает одной из самых «чистых» энергетических отраслей. Судите сами: атомная энергетика обеспечивает около 60% электроэнергии промышленно развитой провинции Онтарио и 15% от общего объема потребления энергии в стране. 59% электроэнергии дает гидроэнергетика, и 7% приходится на возобновляемые источники энергии. Всего же низко- и безуглеродные источники обеспечивают 81% энергетики страны. Остальные 19% электроэнергии получают из ископаемых источников.

Беда в том, что 9,5% генерации приходится на угольные электростанции провинций Альберта, Саскачеван, Нью-Брансуик и Новая Шотландия; большинство этих электростанций устарели и вскоре будут выведены из эксплуатации.

Веяния времени требуют заменить чистой энергией угольную генерацию на энергоемких промышленных площадках, в частности, на нефтеносных песках, где часто сжигают природный газ в больших количествах. Еще одну крупную проблему представляет собой северо-восточная территория Нунавут — малонаселенное царство дизельного топлива. Здесь для отопления домов сотен крошечных населенных пунктов, для транспортных средств и для питания электрогенераторов в основном (если не на 100%) используют дизельное топливо.

Чем заместить выбывающие угольные мощности и какой маневр предпринять для отказа от дизельной генерации? Решая эти проблемы, в Канаде хотят как минимум не ухудшить экологическую ситуацию и как максимум — улучшить ее, не снижая при этом доходы, уровень и продолжительность жизни.

Канадское федеральное и провинциальное правительства серьезно относятся к резкому сокращению выбросов парниковых газов к середине столетия. Ядерная энергетика сыграла важную роль в выведении провинцией Онтарио из эксплуатации угольных стаций суммарной мощностью более 7500 МВт (2003−2014 годы) и замещении их атомными мощностями. Федеральный налог на углерод вступает в силу в начале 2019 года, и тем настоятельнее станет для провинций необходимость новых «чистых» энергетических мощностей.

Выбор канадцами ядерного варианта можно было предсказать заранее. В безветреных и бессолнечных северных регионах страны ветрофермы и солнечные панели не имеют смысла, к тому же требуют строительства тройной инфраструктуры (дизель-генераторы для непредвиденных случаев, собственно возобновляемые источники и хранение энергии). А когда доля ветра и солнца в энергобалансе превышает 20−25%, стабильность сети становится серьезной проблемой, которую трудно решить даже хранением больших объемов энергии.

Биотопливо не поддается масштабированию до требуемого уровня, его плантации занимают слишком много земли и его нельзя назвать низкоуглеродным. Гидроэлектростанции хороши там, где можно строить плотины — а таких мест немного, да и коренные народы канадского Севера возражают против затопления их исконных земель.

Значит, атомная энергетика! Малые модульные реакторы, небольшие по размеру и поставляющие разные виды энергии, смогут обеспечить низкоуглеродное электричество для домов, офисов и предприятий, технологическое тепло для промышленности и отопления зданий, а также зарядку аккумуляторов и — почему бы нет? — выработку водорода для будущего водородного транспорта.

С малыми реакторами человечество знакомо уже 60 лет. Это главным образом реакторы, питающие корабельные двигатели, но не только. У канадцев есть опыт разработки малых и сверхмалых реакторов для исследований, производства электроэнергии и централизованного теплоснабжения. Пример — демонстрационные блоки реактора NPD в Ролфтоне (Онтарио) и реактора CANDU на АЭС «Дуглас Пойнт», а также исследовательские, которые работают в шести канадских университетах и научных институтах по всему миру. Все они невелики, маломощны, практически безопасны, просты в эксплуатации. Так что продвигаемые сегодня малые модульные реакторы (SMR) для Канады, да и для всего мира — не такая уж новинка.

Национальный диалог, касающийся энергетического будущего Канады, начался в 2017 году. В нем приняли участие 380 тыс. человек, и одним из итогов стало принятое в феврале 2018 года по инициативе министерства природных ресурсов решение приступить к составлению дорожной карты — плана разработки и внедрения SMR. В проекте приняли участие множество предприятий, организаций, университетов и государственных учреждений.

Дорожную карту составляли по результатам исследований; кроме того, был проведен экспертный анализ, советовались с промышленниками и конечными пользователями, общинами и организациями. Дорожная карта содержит более 50 рекомендаций по обращению с отходами, законодательному регулированию и международному сотрудничеству.

Готовил дорожную карту особый орган под ожидаемо скучным названием «Руководящий комитет дорожной карты SMR». Его состав крайне интересен. В комитет вошли представители корпораций Alberta Innovates и Bruce Power, департаментов энергии и разработки природных ресурсов Нью-Брунсвика, департамента инфраструктуры северо-западных территорий, министерства провинции Онтарио по энергетике, развитию севера и горнодобыче, а также энергетических компаний Ontario Power Generation, Qulliq Energy Corporation и SaskPower.

Фундамент дорожной карты заложила отраслевая организация — Ядерная ассоциация Канады (CNA). Ее основой стал документ «Перспектива 2050: ядерное преимущество Канады», выпущенный Ассоциацией в 2017 году. В документе говорилось о том, как ядерная отрасль страны видит свою роль в производстве и развертывании SMR в Канаде.

В процессе работы над планом пять групп экспертов рассматривали вопросы, связанные с технологиями, экономикой и финансами, вовлечением общественности, управлением отходами и готовностью регулирующих и нормативных актов. Команда из более чем 180 человек, представляющих 55 организаций из 10 секторов, участвовала в мероприятиях по взаимодействию с коренными народами.

Результатом этой работы стал «Призыв к действию: канадская дорожная карта по малым модульным реакторам». Его представили в начале ноября на конференции «Поколение IV и малые реакторы» (G4SR) в Оттаве.

Дорожная карта обрисовывает в общих чертах потенциальные области применения SMR в Канаде. Это обеспечение «чистым» и надежным электричеством и теплом малых и отдаленных сообществ канадского Севера, а также таких отраслей промышленности, как добыча полезных ископаемых в Онтарио и нефтедобыча в Альберте. Кроме того, SMR способны обеспечить электричеством существующие энергосети, особенно те, которым «чистая» энергия нужна для замены ископаемого топлива.

Хотя дорожная карта не стала основой государственной политики, некоторые ее положения уже реализуются. Канадский регулятор — Комиссия по ядерной безопасности (CNSC) ведет переговоры с несколькими поставщиками SMR по вопросам регулирования и рассмотрения проектов, а Канадские ядерные лаборатории (CNL) вышли с предложениями по демонстрационным реакторам.

Энергетика Канады в цифрах и фактах

Дорожная карта рассматривает ключевые вопросы и требования на пути к развертыванию SMR. В ней предлагается действовать на четырех фронтах.

Во-первых, демонстрация и развертывание. Предлагается обратиться к федеральному и провинциальным правительствам за финансированием, чтобы промышленность и правительство разделили с частными инвесторами расходы (и риски) по одному или нескольким демонстрационным проектам SMR усовершенствованных конструкций. Такое разделение послужит стимулом для развертывания первого коммерческого SMR с возможностью экспорта разработанных в Канаде технологий SMR и связанных с ними инноваций.

Во-вторых, политика, законодательство и регулирование. Необходимо оценить воздействие SMR на окружающую среду и риски, которые несут ядерные технологии. Также следует добиться вовлеченности регуляторов.

Необходимо взаимодействие поставщиков технологий с Канадской организацией по обращению с ядерными отходами. Организации, планирующие строительство глубокого геологического хранилища, должны быть хорошо проинформированы о технических параметрах SMR и учитывать их будущие отходы, а ключевые игроки атомной отрасли — включить эти отходы в планируемые.

Рекомендовано просить правительство Канады о том, чтобы внесение изменений в федеральные оценки воздействия на окружающую среду не препятствовало развитию и развертыванию SMR.

В-третьих, общественное доверие. Приоритет отдается вовлечению в проект коренных народов. Правительство и предприятия, заинтересованные в SMR, наладят двусторонние переговоры задолго до принятия конкретных предложений по проектам.

В-четвертых, международное партнерство. Рынок готов к эффективному международному взаимодействию в сфере SMR.

Доклад утверждает: у Канады есть все, что требуется. Реконструкция АЭС, проводимая в Онтарио, и модернизированный атомный научный центр Чок-Ривер дают Канаде возможность «использовать свое давнее лидерство и воплотить проект по демонстрации и развертыванию SMR», — говорится в документе.

Правительство Канады всецело поддержало дорожную карту и сейчас рассматривает содержащиеся в ней рекомендации. Энтузиазм канадских политиков и атомщиков в части SMR легко объяснить: всеми преимуществами новой технологии в полной мере воспользуется тот, кто первым ее поддержит. В CNA считают, что дорожная карта закладывает основу лидерства Канады в разработке инновационных низкоуглеродных ядерных технологий будущего.

Исполнительный директор CNA доктор Джон Барретт ожидает продолжения работы по трем рекомендованным направлениям. Это создание Консультативного совета по ядерной энергии при правительстве Канады; расширение связей с другими отраслями «чистой энергии», чтобы атомная энергетика была надлежащим образом представлена в дискуссиях; а также поддержка канадской промышленности на международной арене.

В прошлом году CNL объявили о планах строительства нового SMR на своей площадке в Чок-Ривер к 2026 году, а также приняли участие в круглом столе поставщиков SMR на полях конференции по G4SR. Американский разработчик малых модульных реакторов, компания NuScale, заявила, что компания Ontario Power Generation поддержит ее проект на канадском рынке. Заметим, что NuScale Power в качестве поставщика проекта сейчас оценивают эксперты CNSC.

В феврале CNSC получила заявку NuScale на проверку автономного интегрального реактора с водой под давлением (PWR) мощностью 50 МВт и вскоре объявит дату начала проверки. Этот малый реактор NuScale предназначен для производства электроэнергии, централизованного теплоснабжения, опреснения воды и выработки технологического тепла.

Одновременно проект малого реактора NuScale проходит процесс сертификации в комиссии США по ядерному регулированию (NRC). В январе 2017 года NRC рассказала, что этот проект предусматривает строительство 12 малых легководных реакторов общей мощностью 600 МВт.

Президент и главный исполнительный директор CNL Марк Лесински заявил, что зрелая цепочка ядерных поставок в Канаде и «энергичный пул» опытных, инновационных компаний дают стране явное преимущество в развертывании технологии SMR.

Несомненно, дорожная карта, когда она будет реализована, упростит инвесторам и политикам принятие решений. Если проект реализации SMR получит зеленый свет, это существенно облегчит процессы их лицензирования и коммуникации.

Но на этой карте осталось несколько белых пятен, важных для технологии в целом. В частности, непонятно, где взять квалифицированных операторов для малых АЭС, которые будут готовы работать длительными вахтами в отдаленных местах малонаселенных территорий Канады.

С этим же вопросом связаны проблемы доставки компонентов на площадку, поддержки малых АЭС, а также их постоянной эксплуатации и технического обслуживания в суровых зимних условиях. Конечно, в Канаде имеются «ледовые перевозчики», водящие тяжелые автопоезда по замерзшим озерам и рекам. Но ни один из них не имел дела с транспортировкой, скажем, корпуса реактора. NuScale оценивает вес одного из своих 50-мегаваттных блоков примерно в 700 тонн. Как его перевезти? Частями? Но в некоторых регионах просто нет инфраструктуры автомобильных и железнодорожных перевозок, которая обеспечила бы доставку компонентов.

Допустим, в отдаленном регионе все же построили один или несколько блоков SMR. Но в этих районах нет сетей энергопередачи! Строительство энергосетей существенно удорожит энергию SMR, хоть стоимость ее генерации и будет ниже, чем у дизельного топлива. За чей счет будут строиться и эксплуатироваться эти новые сети?

В любом случае решения, принятые в 2018-1919 годах, могут привести к тому, что SMR будут поставлять электроэнергию в канадские электрические сети к 2030 году, особенно там, где необходимо заменить угольные электростанции.