Строительство АЭС позволит снизить выработку угля

Атомная энергетика сегодня – единственный реальный способ остановить рост добычи и сжигания углеводородного топлива.

Производство электрической энергии в Казахстане осуществляют 179 электрических станций различной формы собственности. По состоянию на 1 января 2021 года, общая установленная мощность электростанций Казахстана составляет 23621,6 МВт, располагаемая мощность – 20078,6 МВт.

Около 70% электроэнергии в Казахстане вырабатывается из угля, 14,1% – из гидроресурсов, 10,2% – из газа и 4,4% – из нефти.

Удельный вес возобновляемых энергоресурсов не более 3,9% суммарной выработки электроэнергии.

Если в течение последних нескольких лет ежегодный прирост составлял 2-3%, то в 2021 году расходуется намного больше электроэнергии: на юге страны потребление выросло на 11,8%, на севере – на 5,8%, на западе – на 6,6%. Дефицит электроэнергии, по информации министерства энергетики, наблюдается из-за роста потребления – на 7%, до 92,8 млрд кВтч, в январе-октябре 2021 года. Речь идёт о 1000-1200 МВт электроэнергии.

Согласно проведенной оценке, в прогнозном балансе электрической мощности страны к 2030 г. ожидается дефицит базовой мощности на юге Казахстана до 2,7 ГВт.

Казахстан взял на себя обязательства по Парижскому соглашению, согласно которому к 2030 году страна должна уменьшить выбросы углерода на 15%. Власти страны также поставили перед собой и очень амбициозную долгосрочную задачу – к 2050 году производить 50% всей энергии за счет «зеленых», то есть возобновляемых источников.

К зеленой энергетике сегодня относят следующие виды генерации – ветровая, солнечная, гидро,- и атомная энергетика. Вместе их обозначают как «зеленый квадрат». Кроме того, 1 января 2022 года Еврокомиссия предложила считать газовую и атомную энергетику «зелёными» при определённых обстоятельствах. Работающие на природном газе электростанции будут жёстко ограничены в производстве парниковых газов, если будут строиться после 2030 года, следует из предложения. Атомные проекты будут считаться зелёными, если получат разрешение на строительство до 2045 года.

С учетом новых реалий и текущей положительной динамики глава государства поставил задачу увеличить долю ВИЭ в электрогенерации до 15% к 2030 году. С другой стороны, генерация на ветровых и солнечных электростанциях очень сильно зависит от погодных условий, если довести на них генерацию электроэнергии в стране более чем 24%, то принцип бесперебойности системы энергоснабжения страны будет крайне трудно осуществить. ВИЭ мало того, что нестабильны и требуют огромных площадей, так и производят они весьма скромное количество энергии.

Президент страны Касым-Жомарт Токаев на встрече с представителями финансового сектора в Алматы по поводу строительства атомной электростанции в РК сказал: «Я думаю, что в конечном счете мы окончательно придем к такому решению. Первые признаки дефицита электроэнергии в Казахстане мы уже ощущаем. Конечно, тотального дефицита нет. Баланс примерно нулевой. Но первые признаки обозначены. Поэтому, глядя в будущее, нам придется принимать непопулярные по своей сути решения о строительстве атомной станции. Но, как говорится, роль лидера в том и состоит, чтобы принимать непопулярные решения».

На сегодня нужно возобновлять расширение Экибастузской ГРЭС-2, параллельно подписывать договор на строительство АЭС и начинать этим заниматься. Таким образом, Казахстан избежит веерных отключений электроэнергии и прекрасно исполнит обязательства по Парижскому соглашению. Атомная станция может спокойно взять на себя часть угольной выработки. Зимой, в какие-то напряженные моменты, и уголь, и атом будут работать на полную мощность, а в менее напряженное время угольные станции можно притормаживать, пускать в ремонт, а атом будет брать на себя основную базовую нагрузку.

Страны, которые сегодня развивают и поддерживают атомную энергетику, можно поделить на три категории: первые – те, кто давно построил и эксплуатирует свои реакторы, вторые – увеличивают атомную генерацию, третьи – новички, которые впервые строят АЭС.

К первым относятся страны, обладающие технологиями строительства реакторов для АЭС. В этих странах построено: США – 51, Франция – 20, Китай – 14, Япония – 18, Россия – 12, Южная Корея – 7, Канада – 7. Именно в таком порядке они расположены в списке мировых лидеров по атомной генерации, где мощности США составляют 95,5 ГВт, а Канады – 13,6 ГВт.

По итогам 2020 года, по данным МАГАТЭ (Международное агентство по атомной энергетике), всего в мире функционирует 441 действующий реактор (394,5 ГВт), генерирующий 10,5% от всей электроэнергии в мире.

Ключевым конкурентом атомной энергетики и основным видом в мире был и еще очень долго будет уголь, на который в Казахстане приходится почти 70% генерации (примерно вдвое выше общемировой доли). Как же он смотрится на фоне атома?

Угольные ТЕС загрязняют воздушное пространство вокруг себя газовыми отходами CO (угарный газ), CO2 (углекислый газ) и PM1, PM2.5, PM4 и PM10 (мелкодисперсных частиц сотая доля миллиметра).

29 января 2020 года в научном журнале Atmospheric Pollution Research было опубликовано одно любопытное исследование. «На конечной остановке маршрута №53 в старой части города Нур-Султана массовая концентрация PM 2.5 резко увеличивалась до 258 мкг/м3.

Любая концентрация PM 2.5, превышающая 100 микрограммов на кубометр воздуха, крайне опасна: в английском ее официально называют «очень нездоровой» (от 80 и выше – просто «нездоровой»). Так, например, в Китае над густонаселенными районами концентрация уходит за 170 микрограммов на кубометр. В США лечение болезней, вызванных ТЭС, обходится в 0,3 триллиона долларов, притом, что общая стоимость всей электроэнергии, потребляемой в США за год, менее 0,5 триллиона долларов. На этом фоне атомная энергетика выглядит намного безопаснее, оценка всех преждевременных смертей от происшествий на АЭС за всю их историю – 4000, менее 90 погибших на триллион киловатт-часов.

На этом фоне атомная энергетика выглядит так хорошо, что само собой возникает вопрос: почему мировое сообщество зеленых требует ее ликвидации? Причина проста: страх. Иррациональный, но очень мощный. Человек традиционно боится двух вещей: того, что ему незнакомо, и того, с чем он может пересекаться часто, но не понимает. То, что кажется знакомым и понятным, не вызывает страха, даже если оно по-настоящему смертоносно.

8 февраля 2022 г. Президент РК Касым-Жомарт Токаев на расширенном заседании Правительства сказал: «Нам позарез нужна электроэнергия, причем атомная, чистая электроэнергия. Нельзя идти на поводу у популистов, которые не разбираются в экономических реалиях».

Наряду с закрытием атомных электростанций в некоторых государствах Европы, грандиозные планы по их строительству имеет Китай, который планирует к 2050 году иметь до 400 гигаватт ядерных мощностей, больше, чем на сегодня есть в мире, и в 1,6 раза больше, чем общая мощность российской энергетики. В настоящее время в основном используется ВВЭР (водо-водяной энергетический реактор) достаточно высокого класса безопасности, к ним относится ВВЭР ТОИ класса III+. К IV классу относятся реакторы на быстрых нейтронах, такие реакторы работают в Белоярске – БН-600 и БН-800.

Самое уникальное устройство реактора на быстрых нейтронах – это реактор БРЕСТ (быстрый реактор естественной безопасности со свинцовым теплоносителем), соответствующий стандартам. В Томской области строится опытный демонстрационный проект БРЕСТ-ОД-300.

Кстати, мощность реактора в 300 мегаватт выбрана неслучайно. При этой мощности он будет производить столько же плутония, сколько потребляет. Так что один раз загруженный реактор «Брест» будет работать как заурядный Perpetuum Mobile. Потребуется только небольшая подпитка предприятия обедненным ураном. Ну, а уран-238 накоплен атомной промышленностью в таком количестве, что хватит на вечность.

Какой опыт работы есть у Казахстана в освоении технологического процесса в производстве электроэнергии на ядерном топливе? Во-первых, Казахстан занимает 1 место в мире по добыче урана (41% мировой добычи) – 22808 т. в год, занимающая второе место Канада добывает 6936 т. в год.

Кроме того, благодаря строительству производства тепловыделяющих сборок (ТВС) на территории Ульбинского металлургического завода (УМЗ) в Усть-Каменогорске Казахстан наладил у себя дореакторный ядерный топливный цикл (ЯТЦ). «Дореакторный» означает, что из всех ступеней ЯТЦ страна не имеет только собственную АЭС.

Стоит напомнить, что после обнаружения богатейших залежей урановой руды на берегу Иртыша еще в бытность СССР был создан город Курчатов, где разместились основные исследовательские центры по ядерной технологии. Сейчас в Курчатове функционирует Национальный ядерный центр (НЯЦ) – научно-техническое объединение с уникальными возможностями.

Кроме всевозможных исследований и теоретических разработок, за годы своей независимости Казахстан получил опыт в управлении и постоянном использовании полноценного реактора. Так, с 1972 по 1999 год на берегу Каспийского моря вблизи Актау функционировал реактор на быстрых нейтронах БН-350 мощностью 350 МВт. 150 МВт направлялось на выработку электроэнергии, 100 МВт – на получение тепла для города и 100 МВт направлялось на обеспечение работы опреснительной установки для получения пресной воды.

Рамиль ИЛЬЯСОВ,
доцент, к.т.н.,

Виктор ОВЧИННИКОВ,
ст. преподаватель, кафедра «Энергетика и нетрадиционные энергетические системы»
ЮКУ им. М.Ауэзова