Малые атомные реакторы для решения энергетической проблемы удаленных рудников

Scarlett Evans

Перевод с англ.: С.С. Верхозин, АО «Иргиредмет»

 

Удаленные рудники не имеют выхода к энергосетям общего пользования, поэтому вынуждены полагаться на другие источники электроэнергии, в том числе на дизельные генераторы, способные обеспечить постоянное снабжение предприятия, при этом они сложны в эксплуатации с логистической точки зрения и наносят ущерб окружающей среде. В ведущей организации Канады в области атомной энергетики Canadian Nuclear Laboratories (CNL)* полагают, что малые модульные реакторы (ММР) в будущем могут стать решением проблемы энергообеспечения, в том числе при добыче полезных ископаемых в труднодоступных регионах.

 

Почему ММР

Поиск способов снижения объемов вредных выбросов в атмосферу без ухудшения энергообеспечения предприятия давно заставил горнодобывающие компании изучать возможности использования атомной энергии в качестве альтернативы традиционным источникам. Появилась новая технологическая область, специалисты которой пытаются обуздать силу атома, заста-вив ее действовать в малом масштабе. Небольшие стандартизированные установки мощностью от 3 до 10 МВт более просты в установке и намного безопаснее в эксплуатации по сравнению со своими полноценными аналогами, имеют нулевой выброс углекислого газа в атмосферу и хорошую адаптацию к климатическим изменениям.

«Атомную энергию все в большей степени начинают рассматривать в качестве жизнеспособного альтернативного способа энергообеспечения промышленности. Отрасли тяжелой промышленности, в том числе горнодобывающая, очень энергоемкие, нужда-ются в надежном источнике электроэнергии, иногда энергии тепла и пара. Следующее поколение атомных реакторов станет более гибким в эксплуатации, будет удовлетворять всем требованиям производства и за счет снижения выбросов станет безопасным для окружающей среды», — отмечает вице-президент CNL по коммерческому развитию Кори Макдэниэль (Corey McDaniel).

Президент и генеральный директор CNL Марк Лесински (Mark Lesinski) отмечает, что ММР способны не только заменить дизельные генераторы, но также использоваться в комбинации с возобновляемыми источниками, что станет надежной базой для их внедрения и эксплуатации.

ММР уже применяются на морских судах, подводных лодках и ледоколах, и сотни новых разновидностей реакторов продолжают разрабатываться, в том числе для замены дизельных генераторов. Хотя находящимся в разработке ММР только предстоит выйти на рынок, сегодня уже предпринимаются важные шаги по адаптации технологии под полноценное промышленное внедрение с учетом современных производственных стандартов и требований к безопасности.
По словам доктора наук Джонатана Кобба (Jonathan Cobb), старшего специалиста по коммуникациям Всемирной ядерной ассоциации (англ. World Nuclear Association), использованию дизельных источников энергии сопутствует две основные проблемы, которые можно решить за счет атомных реакторов. Первая — вредное влияние на окружающую среду: загрязнение не только парниковыми газами, но и другими типами веществ, например твердыми частицами и оксидами азота.

«Подобно крупным атомным электростанциям ММР не производят парниковых выбросов, не загрязняют воздух, как генераторы на ископаемом топливе», — добавляет Дж. Кобб.

Вторая проблема состоит в том, что обеспечение дизельным топливом предприятия, расположенного в удаленном или труднодоступном регионе, может вызвать проблемы в логистике. В то же время, как подчеркивает Дж. Кобб, топливное ядро ММР и микрореакторы «проработают минимум три года, а на некоторых установках и до 10 лет».

 

Экономичный выбор

 В плане мероприятий по развитию ММР в Канаде, выпущенном недавно совместными усилиями Министерства природных ресурсов и Ядерной ассоциацией страны (англ. Canadian Nuclear Association, CNA), сказано, что переход на использование малых реакторов принесет существенные финансовые выгоды, а экономический эффект по сравнению с дизельным топливом достигнет 20–60%. Также в плане отмечается, что именно Канада является наиболее перспективной страной для внедрения ММР, а общая стоимость рынка реакторов в 2025–2040 годах может достигнуть 5,3 млрд долл. По всему миру эта цифра, даже по самым консервативным оценкам, будет существенно выше.
Атомщик из Hatch Брайан Гим (Brian Gihm) пишет, что ММР намного более стабильны и прогнозируемы с точки зрения цен на электроэнергию в долгосрочной перспективе, чем традиционные источники энергии, поскольку расходы на атомные электростанции обычно фиксированы и не зависят от рыночных колебаний цен на нефть. Кроме того, поскольку большинство компаний так или иначе рассматривают возможность запуска малых реакторов на предприятиях в удаленных регионах, издержки на электроэнергию для них скорее попадают в категорию эксплуатационных, а не капитальных, что предлагает перспективную возможность экономии при запуске новых объектов.

 

Что дальше

Один из выводов плана состоит в том, что без реализации демонстрационного проекта на следующий этап развития ММР вывести не удастся. С этим пунктом согласны и представители промышленности, принявшие участие в опросе. Внедрение малых реакторов в документе называют «сменой парадигмы», подобной переносу паровых двигателей с рудников на корабли и машины, или изменением формы компьютеров — от крупных вычислительных устройств к настольным ПК, а позднее — ноутбукам.

Траектория развития ММР до конца пока не проработана. «План развития неожиданно поднял волну возбуждения и энтузиазма среди людей, интересующихся ММР. Однако очень важно, чтобы такой энтузиазм был обоснован: нужно помнить, что план указывает путь развития и проблемы, которые на нем возникнут. Это совсем не похоже на технологии производства смартфонов, где циклы развития продуктов сменяют друг друга каждые пару лет. Здесь масштабы больше, циклы и сроки эксплуатации исчисляются десятилетиями», — говорит Джон Стюарт (John Stewart), директор отдела по исследованиям CNA.

Дж. Стюарт уверен, что в Канаде взаимодействие между атомной и горнодобывающей отраслями уже налажено, ведутся работы по изучению возможности внедрения малых реакторов мощностью 10–50 МВт на удаленных рудниках, зависящих от дизельного топлива. Другая деятельность сосредоточена на использовании ММР в составе электросетей общего пользования в провинциях Онтарио и Нью-Брансуик.

«В этих провинциях реакторы уже действуют, имеются лицензированные атомные объекты, а местные энергетические службы выстраивают сотрудничество с компаниями, занимающимися технологией ММР», — замечает Дж. Стюарт.

Хотя о масштабном использовании ММР на данный момент говорить пока рано. Дж. Стюарт отмечает, что технология должна интегрироваться с остальной энергетической системой Канады. Такая мера потребует создания специальных площадок, организации ведомств и фирм, отвечающих за транспортировку, строительство, подбор персонала, регулирование, работу с отходами и т.д. В плане мероприятий также говорится, что деятельность в этой области должна быть совместной и сосредоточена по четырем основным направлениям: демонстрация и внедрение, наращивание потенциала и взаимодействие с заинтересованными сторонами, политическое и международное партнерство с целью выведения Канады на лидирующие позиции в мире в этой области.
«Мы осознаем, что внедрение ММР имеет международное значение, также понимаем, что в конечном счете о производстве и цепочке реализации малых реакторов придется думать в глобальном контексте, но бежать впереди паровоза не следует. В этом году мы занимаемся постепенным расширением географии своей работы, начиная с партнеров из США и Великобритании», — рассказывает Дж. Стюарт. ■

Источник: https://mine.nridigital.com/ ■

 


На рисунке изображено, как будет выглядеть модуль малого реактора разработки NuScale Power. Это одна из небольших компаний по разработке и производству модульных реакторов. Благодаря небольшому размеру реактор может быть собран на заводе и отправлен автотраспортом (или по воде) на место установки, что значительно снижает стоимость и вполовину время строительства.
Традиционные ядерные реакторы имеют мощность от 600 до 1200 МВт, а эти малые энергоблоки имеют мощность около 50 МВт и каждый может обеспечить жизнедеятельность 35 тысячам человек. Можно собрать вместе 12 блоков, чтобы сделать электростанцию мощностью до 600 МВт.

Сегодня уже ясно, что малые ядерные реакторы имеют колоссальный коммерческий потенциал. Канада и Великобритания проявили интерес к этой технологии, в то же время другие страны, включая Аргентину, Китай, Россию и Южную Корею, разрабатывают свои собственные модели как для внутреннего использования, так и для экспортных рынков.

По самым консервативным оценкам, к 2035 году от малой ядерной энергии в мире будет поступать от 55 до 75 ГВт, что эквивалентно более чем 1000 силовым модулям NuScale (Источник: www.forbes.com)


-0+0
Просмотров статьи: 552, комментариев: 10       

Комментарии, отзывы, предложения

Магадан, 10.08.19 01:45:23

У нас на таких колесах никуда не уедешь. У нас плавучая уже на Чукотку плывет, про нее бы рассказали.

AlexX, 10.08.19 19:36:10 — Магадану

Вода не везде есть, а модульность и мобильность это будущее)

ABCD, 11.08.19 07:56:46 — всем

РОСАТОМ давно развивает это направление и у них есть готовые проекты для севера, равно как и скоро войдёт в строй малая АЭС в Певеке . Автор статьи не упоминает что США рассматривали вопрос приобретения малой АЭС у РФ, но потом политика всё перечеркнула.

Инженер, 11.08.19 14:55:49

А я где-то читал, что первую плавающую атомную электростанцию сделали США и она работала при строительстве Панамского канала. Недавно была выведена из эксплуатации, так как отработала свой срок. Может, врут, конечно.

Хитрый, 11.08.19 21:32:56

ММР в России - утопия. Это не шлюз, что бы ММР безопасно работал нужны специалисты.

Не говоря уже о том, что "потребует создания специальных площадок, организации ведомств и фирм, отвечающих за транспортировку, строительство, подбор персонала, регулирование, работу с отходами и т.д."

Александр, 12.08.19 15:18:48 — модератору

А куда делся комментарий?

Александр, 12.08.19 15:22:29 — Всем

ТЭС-3 — транспортабельная атомная электростанция, перевозимая на четырёх самоходных гусеничных шасси, созданных на базе тяжёлого танка Т-10. ТЭС-3 была разработана в Лаборатории «В». Шасси (объект 27) было разработано в путём удлинения шасси танка Т-10 (и, соответственно, увеличением числа опорных катков до 10) и увеличения ширины гусениц.

Тепловая мощность двухконтурного гетерогенного водо-водяного реактора, установленного на двух самоходах — 8,8 МВт (электрическая, с генераторов — 1,5 МВт). На двух других самоходных установках располагались турбины, генератор и остальное оборудование.

Помимо использования гусеничного шасси, также имелась возможность транспортировки электростанции на железнодорожных платформах.

ТЭС-3 вступила в опытную эксплуатацию в 1961 году. Впоследствии программа была свёрнута. В 1980-х годах дальнейшее развитие идея транспортабельных крупноблочных атомных электростанций небольшой мощности получила в виде ТЭС-7 и ТЭС-8

Дарья, 13.08.19 00:49:54 — Магадан

Энергомост доброй надежды

Чукотка — один из богатейших регионов России по запасам полезных ископаемых. Не случайно именно здесь сконцентрированы такие крупные месторождения, как Майско, Кекура, Купол, Штокверковое, Песчанка… Список можно продолжать долго. И совершенно очевидно, что для развития этих ресурсов необходима современная энергетическая инфраструктура. Это становится ещё более актуальным в связи с поэтапным выводом из эксплуатации устаревшей Билибинской АЭС. Разумеется, это не может не затронуть все производственные направления. Как, собственно, и социальную сферу. Поэтому проект «Плавучая атомная электростанция», а также строительство двух высоковольтных линий 110 кВ Певек — Билибино имеет для российского Севера, без преувеличения, громадное значение.

Важно для всех

Но для начала — ещё немного о северной специфике. В России есть немало примеров, когда исключительно богатые месторождения того же золота не осваиваются лишь по одной причине — эти запасники полезных ископаемых находятся в труднодоступных районах, где нет ни транспортной, ни энергетической инфраструктуры. Говорить о привлечении инвесторов в таких условиях не приходится. Ведь ни один инвестор никогда не вложит деньги, что называется, в никуда. А строить те же дороги, те же электростанции, те же линии электропередачи исключительно за свой счёт для бизнеса однозначно накладно. Не случайно проект территорий опережающего развития (ТОР) предусматривает государственный подход к решению инфраструктурных вопросов. По принципу: власть создаёт инфраструктуру, а инвестор вкладывает деньги в само производство. Теперь — о социальных факторах.

К сожалению, отток населения с Дальнего Востока в западные регионы России был и остаётся одной из самых острых проблем. И уезжают люди явно не от хорошей жизни. Ведь жить на Севере трудно не только из-за сурового климата, но и по причине дороговизны. Когда стоимость килограмма овощей сопоставима со стоимостью килограмма мяса — это явно некомфортно для населения. Вот и направляется народ туда, где жить и дешевле, и вообще проще. Хотя вполне очевидно — в стоимости любого товара, любого продукта энергетическая составляющая играет более чем заметную роль. Опять же по схеме: чем ниже тариф, тем дешевле еда на прилавках и одежда в магазинах. И наоборот. Поэтому ввод в эксплуатацию современной плавучей атомной теплоэлектростанции и двух ЛЭП ждут на Чукотке буквально все. И промышленники, и обычные люди.

Уникальный объект

Губернатор Чукотского автономного округа Роман КОПИН ещё на III Восточном экономическом форуме во Владивостоке подчеркнул значимость этого проекта:

— В настоящее время идёт подготовка к вводу в эксплуатацию уникального объекта — первой в мире плавучей атомной электростанции «Академик Ломоносов». Мы рассчитываем, что в 2019 году она будет введена в эксплуатацию и внесёт значительный вклад в дело создания экологически чистой энергетики будущего Чукотки. И сформирует необходимый энергетический каркас для новых проектов.

Нетрудно догадаться, какие промышленные направления (причём не только новые) имел в виду глава региона. Речь идёт об обеспечении электроэнергией основных горнодобывающих компаний, работающих в рамках горно-металлургического кластера. В том числе это связано с реализацией проектов в границах богатейшей Баимской зоны. С учётом всего этого инвесторы, при поддержке правительства ЧАО, уже ведут подготовку к строительству ВЛ 110 кВ Билибино – Кекура – Песчанка. Плюс ко всему в ближайших перспективах — строительство ВЛ 220 кВ (Омсукчан – Омолон – Песчанка) из Магаданской области на Чукотку. Также плавучая атомная теплоэлектростанция, как уже и было отмечено, должна заменить не только Билибинскую АЭС, работающую с 1974 года, но и Чаунскую ТЭЦ, которая функционирует вот уже более 70 лет.

Об этом, в частности, нам рассказал начальник Департамента промышлености и сельскохозяйственной политики правительства Чукотского автономного округа Леонид НИКОЛАЕВ:

— Проект ввода в эксплуатацию плавучей атомной теплоэлектростанции, а также строительства двух очередей ВЛ необходим нашему региону. От этого зависит не только развитие Чаун-Билибинского промышленного узла, но и реализация множества других социально-экономических проектов. Причём тут всё будет основано на комплексном подходе. За счёт этого Чаун-Билибинский промузел будет обеспечен электроэнергией, а Певек — теплом.

Насколько мне известно, ПАО «РусГидро» планирует провести торги, связанные со строительством первой ВЛ Певек – Билибино уже в ноябре текущего года. Что же касается второй очереди линии электропередачи, то там также всё будет развиваться в ближайшей перспективе. Мы, действительно, надеемся на ввод в эксплуатацию плавучей атомной электростанции и ВЛ. Тут ведь играет роль и тарифная составляющая. Уже сейчас льготный тариф для различных организаций региона в три раза ниже экономически обоснованного тарифа. И рост потребления энергии наверняка сыграет позитивную роль для экономики и социальной сферы.

Аналогичной позиции придерживается и советник департамента промышленности и сельскохозяйственной политики правительства ЧАО, один из самых известных геологов российского Севера Григорий ТЫНАНКЕРГАВ:

— Ввод в эксплуатацию плавучей атомной электростанции и строительства ВЛ — вопрос решённый. Другого выхода у нас просто нет. Ведь Билибинская АЭС будет постепенно выводиться из эксплуатации. Да и сетевое хозяйство нуждается в постоянной модернизации. Впрочем, о чём говорить? Этот проект нужен людям. Иначе и не скажешь.

Всё решаемо

Заинтересованность правительства ЧАО в новых, современных энергетических мощностях и в сетевой инфраструктуре понять можно. Как рассказал нам в своё время губернатор ещё одного изолированного от материка региона — Камчатского края Владимир ИЛЮХИН, от местных властей во многом зависит и тарифная составляющая:

— Мы вели переговоры с энергетиками о снижении тарифа для сельскохозяйственных и пищевых предприятий. Ведь такие рынки энергозатратны по определению. Но нам удалось договориться. И в итоге сейчас энерготариф для сельхозпредприятий на Камчатке составляет менее рубля за киловатт-час.

Остаётся надеяться, что энергомост на Чукотке также приведёт к позитивным сдвигам, как в экономике, так и в социальной сфере. Тем более что этот проект ещё и безопасный, о чём свидетельствует заключение профессиональных экологов. Они уже сделали вывод, что в ООО «Балтийский завод — Судостроение», где и строилась плавучая атомная электростанция «Академик Ломоносов», строго соблюдаются «все требования российского законодательства и международных норм, утверждённых МАГАТЭ». Об экологической безопасности нам сказал и первый заместитель генерального директора — главный инженер ДВУЭК Анатолий МАКСИМОВ:

— Современные атомные технологии безопасны. И эффективны. Никаких проблем здесь я не вижу. А развитие энергетической инфраструктуры для российского Севера актуально по определению. Тем более для Чукотки, где сейчас выпадают энергетические мощности Билибинской АЭС. Так что плавучая атомная теплоэлектростанция и новые линии электропередачи в этой связи — весьма неплохой вариант. Это реальная забота о людях. На Чукотке живёт всего 30 тысяч человек. Но это такие же граждане России, как москвичи, петербуржцы, хабаровчане… Почему они должны жить в условиях инфраструктурного разрыва?

Впрочем, несмотря на профессиональные мнения наших собеседников и их уверенность в перспективности проекта плавучей атомной электростанции, у нас есть основания полагать — в этом вопросе не всё так гладко. И речь не идёт о самой станции или о ЛЭП, в этом плане как раз всё в порядке. Что же касается сроков ввода объектов в эксплуатацию… Впрочем, продолжение темы — в нашем следующем номере.

Сергей Каримов (Шахтер), 16.08.19 16:24:05 — Всем

Здравствуйте!

Тема, конечно, крайне важная, т.к. ясно, что в месте, где нет электричества, нет и никакого развития. Но сегодня ММР - это крайне дорогой (только в части, реализации, по себестоимости 1 кВт, понятно что, самый дешевый) и технологически сложный в эксплуатации (особенно в удаленной местности), к тому же еще, по части отходов, самый грязный на свете.

Поэтому нам надо всем успокоится и признать, что всю Россию согреет, накормит и обеспечит работой только сжиженный природный газ (СПГ).

Главные доказательства этому - это химическая формула метана (СН4), доступности природного газа, возможности массового выпуска мини-заводов по производству СПГ и, самое главное, мы можем одновременно применять СПГ для электро- и теплофикации отдаленных поселков, строя автономные газопоршневые миниТЭЦ, но и газифицировать карьерную технику (в принципе любую, от самолетов до теплоходов), что снизит стоимость топлива до 8-10 руб/л., да еще это топливо экологически самое чистое на свете!

Но если уж совсем все козыри СПГ показывать, то, как говорится, советскими учеными был изобретен свобонопоршневой двигатель "ЭКИП", который работая в режиме дизель-компрессора может использоваться на заводе СПГ для сжимания поступающего газа. Фишка в том, что он работает на этом газе, может работать с огромными давлениями, высоко производителен и крайне экономичен. К тому же, если к нему добавить еще и турбодетандер, то он сможет начать вырабатывать электричество. Другая положительная сторона, этого еще пока не оцененного людьми чудо-изобретения, это его возможность применить для газификации любого ДВС, не важно - БелАЗ 7540 или Komatsu 730e, маневровый тепловоз ТЭМ18 или пароход "И.Ф. Крузенштерн", которые все в работе. Главная фишка - это возможность добиться полной газификации ДВС и отойти от газо-дизельного режима.

Спасибо, что дочитали!

И да, знаю что есть компримированный газ, но для отдаленных мест он не подойдет, а вот, к примеру, в Башкирии или в Белгородской области, на Лебединском ГОКе, для газификации небольших машин (до 50-60 т.) он был бы к месту.

Магадан, 17.08.19 01:58:17

Спасибо, интересно. Возможно, это действительно альтернатива дорогим атомным АЭС. Вопрос, как сжиженный газ доставлять в удаленные районы? Эта проблема решена?

Уважаемые посетители сайта! Пожалуйста, будьте как дома, но не забывайте, что в гостях. Будьте вежливы, уважайте родной язык и следите за темой: «Малые атомные реакторы для решения энергетической проблемы удаленных рудников»


Имя:   Кому:


Введите ответ на вопрос (ответ цифрами) "один прибавить 2":