ЭНЕРГИЯ НА КОЛЕСАХ
Одно из направлений инновационных разработок в области ядерной энергетики - проектирование атомных станций (АС) малой мощности. Такие АС используются для производства электроэнергии и тепла, а также для опреснения морской воды. Белорусские и российские ученые решили пойти дальше, предоставив энергии атома возможность передвигаться. Идея нашла воплощение в проекте по созданию транспортабельной АС. Подробнее о том, на каком этапе сегодня находится разработка станции, где она будет задействована и в чем здесь выгода Беларуси, корреспонденту БЕЛТА рассказал заведующий лабораторией Объединенного института энергетических и ядерных исследований - Сосны Национальной академии наук Беларуси Святослав Сикорин.
- Насколько популярна в мире идея транспортабельной АС?
- Ученые разных стран начали интересоваться возможностью создания такой АС довольно давно. Но поскольку передвижная АС - самая сложная установка из ядерных, то в свое время ее разработкой могли заниматься только две страны, имевшие высокий уровень науки и достаточно возможностей: СССР и США. Уже в 1950-1980-х годах эти государства создавали прототипы транспортабельных ядерных энергетических установок малой мощности (ЯЭУ ММ), так называемых передвижных АЭС. Опытными образцами стали разработанные советскими учеными ТЭС-3 на гусеничном ходу и "Памир-630Д" - на колесном. Испытывался опытный образец блочно-транспортабельной АЭС "АРБУС" для экспедиционного энергообеспечения в условиях Антарктиды. Начиналось строительство плавучей атомной электростанции "Волнолом" и блочно-модульной АЭС "Ангстрем" на железнодорожной платформе. В США были созданы мобильные атомные электростанции армейского назначения, в том числе наземная АЭС ML-1 и плавучая АЭС Sturgis, проработавшая более десяти лет.
Дальнейшему развитию этого направления помешал ряд событий, одним из которых стал взрыв на Чернобыльской АЭС, породивший длительную антипатию к ядерной энергетике. Тем не менее в период работ по созданию ядерных энергетических установок для космических аппаратов и транспортабельных ядерных энергетических установок малой мощности был создан значительный научно-технический задел, который может быть полезен при создании современной передвижной АС. Например, был выполнен комплекс расчетно-конструкторских работ по обоснованию технического облика космической ядерной энергетической установки с высокотемпературным газоохлаждаемым реактором, которая может служить по ряду принятых технических решений прототипом наземной транспортабельной ЯЭУ ММ. Отработана технология создания высокотемпературного ураноемкого ядерного топлива с улучшенными эксплуатационными характеристиками, позволяющая обеспечить возможность эксплуатации транспортабельных энергетических установок в течение 20-25 лет без перегрузки топлива.
В настоящее время развитию ЯЭУ ММ, в том числе и транспортабельных, уделяется значительное внимание в международных ядерных энергетических программах. Решением этого вопроса заняты российско-американская рабочая группа по гражданской атомной энергетике, американская инициатива о глобальном ядерном партнерстве в области ядерной энергии (Global Nuclear Energy Partnership), международный проект МАГАТЭ по инновационным ядерным реакторам и топливным циклам (ИНПРО). Более 50 проектов ядерных энергетических установок малой мощности, заявленных мировыми разработчиками атомной энергетики, зарегистрировано в МАГАТЭ. В их числе - будущая белорусско-российская транспортабельная ядерная установка. Ряд американских, корейских и японских проектов ЯЭУ ММ уже находятся в стадии создания пилотных образцов.
- Что сегодня делается для создания белорусско-российской передвижной АС? Как она будет выглядеть и где изготавливаться?
- В настоящее время проводятся подготовительные работы, которые выполняем мы и наши российские коллеги - ведущие организации "Росатома". Заказчиком-координатором проекта будет "Росатом". Планируется разработка соответствующей программы Союзного государства, а также самой ядерной установки. Если использовать имеющийся научно-технический задел России и Беларуси, при надлежащем финансировании работ передвижная АС может быть создана за пять-семь лет. При этом она может стать первой современной действующей транспортабельной установкой такого рода и будет находиться в совместной собственности Беларуси и России.
Что касается технической стороны создания передвижной ядерной установки, то она будет полностью заводского изготовления. Практически все ее составные части, кроме активной зоны реактора (у нас нет производства ядерного топлива), планируется изготовить на предприятиях Беларуси. Причем это заинтересованность российских специалистов, так как наши предприятия способны произвести очень сложное оборудование для такого рода установок.
Передвижная ЯЭУ ММ расположится на базе колесного шасси Минского завода колесных тягачей и полуприцепа грузоподъемностью 60-70 т. Ее электрическая мощность составит около 1 МВт, а мощность теплоснабжения - 1,2 Гкал в час. Система сброса неиспользованного тепла цикла установки включит воздушное охлаждение с механической прокачкой воздуха, не требующее местных источников воды.
Одно из преимуществ транспортабельной ЯЭУ ММ - короткие сроки изготовления в заводских условиях. Установка функционирует 20-25 лет. Все это время она способна работать без перегрузки топлива. Срок окупаемости транспортабельной ЯЭУ ММ - около девяти лет.
- На первом месте в транспортабельной АС - мобильность. Не пострадают ли при этом другие качества станции, в первую очередь безопасность?
- К транспортабельным атомным станциям у ученых достаточно жесткие требования. Это не только компактность, надежность и апробированность технологии, но и высокий уровень безопасности и экологичности, позволяющий без риска приблизить ЯЭУ ММ к потребителям. Передвижная АС должна быть устойчивой к нераспространению, в том числе за счет использования урансодержащего ядерного топлива с обогащением ниже 20%.
Основой безопасной эксплуатации транспортабельной ЯЭУ ММ станет исполнение нормативных требований России и рекомендаций МАГАТЭ. Кроме того, по сравнению со стационарной атомной станцией для этих целей будет дополнительно применяться целый ряд мер. Система безопасности передвижной АС уже прорабатывалась, ранее такие установки проверялись экспериментально. Естественно, пока не все вопросы проработаны до конца, но ученые занимаются их решением.
- А что можно сказать о стоимости самой станции и энергии, которую она будет вырабатывать? Будет ли передвижная АС выгоднее традиционных станций на мазуте и угле?
- Говорить о какой-то конкретной сумме еще рано. Могу только отметить, что транспортабельная ядерная установка будет стоить гораздо дешевле любой стационарной АЭС, несмотря на то что ее разработка значительно сложнее с научной и технической точек зрения. Строиться передвижная установка будет на белорусско-российские деньги.
Что касается электроэнергии, то она будет не дешевле, чем на стационарных станциях, и даже дороже, если брать, к примеру, Беларусь. Но в труднодоступных районах, например, России электроэнергия передвижной АС будет гораздо дешевле вырабатываемой на дизельных и прочих станциях. Ведь их нужно не только завезти на место, но и решить вопрос с бесперебойной доставкой топлива, а также массу других проблем.
При этом использование транспортабельных ЯЭУ ММ позволяет не только обеспечить энергетическую безопасность удаленных и труднодоступных территорий, но и решить вопрос с энергоснабжением населенных пунктов, объектов промышленности стратегического значения, станций слежения за движением морских, воздушных и космических объектов. Использование экологически чистого способа выработки энергии влияет на улучшение экологической, а значит и демографической обстановки удаленных районов. Кроме того, среди преимуществ транспортабельной ЯЭУ ММ - минимальные требования к инфраструктуре площадки размещения.
- Какие еще страны помимо России заинтересованы в появлении у себя передвижных атомных установок?
- Потенциальных покупателей у совместной разработки хватает уже сейчас, ведь в настоящее время такой установки нет ни у кого в мире. Передвижной ЯЭУ ММ интересуется целый ряд стран - от Африки до Азии.
Кстати, американцы сегодня также вплотную занялись созданием передвижной ядерной установки, поэтому в наших интересах построить транспортабельную АС быстрее США. Для этого есть все основания, в первую очередь то, что у нас значительно больше положительного опыта, чем у американцев. Я имею в виду советский и российский опыт.
- Какие перспективы открывает для белорусских ученых участие в разработке передвижной ядерной установки?
- Во-первых, после создания пилотного образца транспортабельной АС мы планируем и дальше участвовать в совместном производстве таких станций. Кроме того, мы будем уже знать, как разрабатывать атомную станцию малой мощности, а значит, в будущем сможем участвовать и в разработке стандартных АЭС.
Во-вторых, сложно оценить качество атомной станции, например той, которую тебе продают, если ты сам не занимаешься разработкой ядерных установок. Ведь в таком случае у тебя нет квалификации, ты не знаешь принципов, которые закладываются в проект, технических решений, которые будут на выходе, их обоснованности. Это очень существенно. Разобраться в проекте атомной станции может только тот, кто разрабатывает станции сам.
В-третьих, если мы займемся разработкой передвижной станции, это активизирует всю настоящую деятельность в области ядерной энергетики. Мы и сейчас занимаемся научно-исследовательскими работами по перспективным направлениям, но если ты разработчик и можешь продавать свой товар, то поднимаешься с уровня потребителя на совершенно другой.
- Реализацией каких еще перспективных направлений занят в настоящее время институт?
- Наверное, одним из наиболее значимых достижений института за последнее время можно назвать создание совместно с российскими учеными принципиально нового низкообогащенного ядерного топлива. Такого топлива на данный момент нет больше ни у кого в мире! Оно может быть использовано для передвижной АС или в исследовательском реакторе. Комплект нового топлива уже изготовлен и доставлен к нам в институт для испытаний на критическом стенде "Гиацинт".
Разработка этого продукта не только имеет большое значение для Беларуси, она затрагивает интересы ученых-ядерщиков всего мира. Дело в том, что сегодня научное сообщество многих стран решает вопрос о переводе исследовательских реакторов с высокообогащенного урана на низкообогащенный. Это делается для того, чтобы террористы не смогли создать ядерную бомбу, используя высокообогащенный уран. Несмотря на то что работа по созданию низкообогащенного топлива началась больше 20 лет назад, тот продукт, который получен в настоящее время в США, России и других странах, не в полном объеме соответствовал необходимым требованиям. Так вот, поставленное нам топливо, которое разрабатывалось для других целей, оказалось по своим характеристикам соответствующим этим параметрам. Уже есть предложения американской стороны использовать наше топливо для исследовательских реакторов в других странах при переходе с высокообогащенного топлива на низкообогащенное. Американцы заинтересованы в сотрудничестве с нами и по другим проектам.
Кроме задач, связанных с передвижной станцией, исследовательским реактором, у нас есть интерес к сотрудничеству с Россией по космической ядерной установке. Энергетика в космосе - это важнейший вопрос, ведь сейчас практически достигнут предельный уровень возможностей по получению электроэнергии с использованием солнечных батарей. Нужно переходить на другие источники. В этом году в России начата разработка энергетического блока космического базирования. Россияне собираются построить наземный прототип такого блока для проведения испытаний. При этом эксперименты по обоснованию технических решений, закладываемых в конструкцию такого реактора, можно проводить у нас на критическом стенде "Гиацинт".
Анна Кот
Одно из направлений инновационных разработок в области ядерной энергетики - проектирование атомных станций (АС) малой мощности. Такие АС используются для производства электроэнергии и тепла, а также для опреснения морской воды. Белорусские и российские ученые решили пойти дальше, предоставив энергии атома возможность передвигаться. Идея нашла воплощение в проекте по созданию транспортабельной АС. Подробнее о том, на каком этапе сегодня находится разработка станции, где она будет задействована и в чем здесь выгода Беларуси, корреспонденту БЕЛТА рассказал заведующий лабораторией Объединенного института энергетических и ядерных исследований - Сосны Национальной академии наук Беларуси Святослав Сикорин.
- Насколько популярна в мире идея транспортабельной АС?
- Ученые разных стран начали интересоваться возможностью создания такой АС довольно давно. Но поскольку передвижная АС - самая сложная установка из ядерных, то в свое время ее разработкой могли заниматься только две страны, имевшие высокий уровень науки и достаточно возможностей: СССР и США. Уже в 1950-1980-х годах эти государства создавали прототипы транспортабельных ядерных энергетических установок малой мощности (ЯЭУ ММ), так называемых передвижных АЭС. Опытными образцами стали разработанные советскими учеными ТЭС-3 на гусеничном ходу и "Памир-630Д" - на колесном. Испытывался опытный образец блочно-транспортабельной АЭС "АРБУС" для экспедиционного энергообеспечения в условиях Антарктиды. Начиналось строительство плавучей атомной электростанции "Волнолом" и блочно-модульной АЭС "Ангстрем" на железнодорожной платформе. В США были созданы мобильные атомные электростанции армейского назначения, в том числе наземная АЭС ML-1 и плавучая АЭС Sturgis, проработавшая более десяти лет.
Дальнейшему развитию этого направления помешал ряд событий, одним из которых стал взрыв на Чернобыльской АЭС, породивший длительную антипатию к ядерной энергетике. Тем не менее в период работ по созданию ядерных энергетических установок для космических аппаратов и транспортабельных ядерных энергетических установок малой мощности был создан значительный научно-технический задел, который может быть полезен при создании современной передвижной АС. Например, был выполнен комплекс расчетно-конструкторских работ по обоснованию технического облика космической ядерной энергетической установки с высокотемпературным газоохлаждаемым реактором, которая может служить по ряду принятых технических решений прототипом наземной транспортабельной ЯЭУ ММ. Отработана технология создания высокотемпературного ураноемкого ядерного топлива с улучшенными эксплуатационными характеристиками, позволяющая обеспечить возможность эксплуатации транспортабельных энергетических установок в течение 20-25 лет без перегрузки топлива.
В настоящее время развитию ЯЭУ ММ, в том числе и транспортабельных, уделяется значительное внимание в международных ядерных энергетических программах. Решением этого вопроса заняты российско-американская рабочая группа по гражданской атомной энергетике, американская инициатива о глобальном ядерном партнерстве в области ядерной энергии (Global Nuclear Energy Partnership), международный проект МАГАТЭ по инновационным ядерным реакторам и топливным циклам (ИНПРО). Более 50 проектов ядерных энергетических установок малой мощности, заявленных мировыми разработчиками атомной энергетики, зарегистрировано в МАГАТЭ. В их числе - будущая белорусско-российская транспортабельная ядерная установка. Ряд американских, корейских и японских проектов ЯЭУ ММ уже находятся в стадии создания пилотных образцов.
- Что сегодня делается для создания белорусско-российской передвижной АС? Как она будет выглядеть и где изготавливаться?
- В настоящее время проводятся подготовительные работы, которые выполняем мы и наши российские коллеги - ведущие организации "Росатома". Заказчиком-координатором проекта будет "Росатом". Планируется разработка соответствующей программы Союзного государства, а также самой ядерной установки. Если использовать имеющийся научно-технический задел России и Беларуси, при надлежащем финансировании работ передвижная АС может быть создана за пять-семь лет. При этом она может стать первой современной действующей транспортабельной установкой такого рода и будет находиться в совместной собственности Беларуси и России.
Что касается технической стороны создания передвижной ядерной установки, то она будет полностью заводского изготовления. Практически все ее составные части, кроме активной зоны реактора (у нас нет производства ядерного топлива), планируется изготовить на предприятиях Беларуси. Причем это заинтересованность российских специалистов, так как наши предприятия способны произвести очень сложное оборудование для такого рода установок.
Передвижная ЯЭУ ММ расположится на базе колесного шасси Минского завода колесных тягачей и полуприцепа грузоподъемностью 60-70 т. Ее электрическая мощность составит около 1 МВт, а мощность теплоснабжения - 1,2 Гкал в час. Система сброса неиспользованного тепла цикла установки включит воздушное охлаждение с механической прокачкой воздуха, не требующее местных источников воды.
Одно из преимуществ транспортабельной ЯЭУ ММ - короткие сроки изготовления в заводских условиях. Установка функционирует 20-25 лет. Все это время она способна работать без перегрузки топлива. Срок окупаемости транспортабельной ЯЭУ ММ - около девяти лет.
- На первом месте в транспортабельной АС - мобильность. Не пострадают ли при этом другие качества станции, в первую очередь безопасность?
- К транспортабельным атомным станциям у ученых достаточно жесткие требования. Это не только компактность, надежность и апробированность технологии, но и высокий уровень безопасности и экологичности, позволяющий без риска приблизить ЯЭУ ММ к потребителям. Передвижная АС должна быть устойчивой к нераспространению, в том числе за счет использования урансодержащего ядерного топлива с обогащением ниже 20%.
Основой безопасной эксплуатации транспортабельной ЯЭУ ММ станет исполнение нормативных требований России и рекомендаций МАГАТЭ. Кроме того, по сравнению со стационарной атомной станцией для этих целей будет дополнительно применяться целый ряд мер. Система безопасности передвижной АС уже прорабатывалась, ранее такие установки проверялись экспериментально. Естественно, пока не все вопросы проработаны до конца, но ученые занимаются их решением.
- А что можно сказать о стоимости самой станции и энергии, которую она будет вырабатывать? Будет ли передвижная АС выгоднее традиционных станций на мазуте и угле?
- Говорить о какой-то конкретной сумме еще рано. Могу только отметить, что транспортабельная ядерная установка будет стоить гораздо дешевле любой стационарной АЭС, несмотря на то что ее разработка значительно сложнее с научной и технической точек зрения. Строиться передвижная установка будет на белорусско-российские деньги.
Что касается электроэнергии, то она будет не дешевле, чем на стационарных станциях, и даже дороже, если брать, к примеру, Беларусь. Но в труднодоступных районах, например, России электроэнергия передвижной АС будет гораздо дешевле вырабатываемой на дизельных и прочих станциях. Ведь их нужно не только завезти на место, но и решить вопрос с бесперебойной доставкой топлива, а также массу других проблем.
При этом использование транспортабельных ЯЭУ ММ позволяет не только обеспечить энергетическую безопасность удаленных и труднодоступных территорий, но и решить вопрос с энергоснабжением населенных пунктов, объектов промышленности стратегического значения, станций слежения за движением морских, воздушных и космических объектов. Использование экологически чистого способа выработки энергии влияет на улучшение экологической, а значит и демографической обстановки удаленных районов. Кроме того, среди преимуществ транспортабельной ЯЭУ ММ - минимальные требования к инфраструктуре площадки размещения.
- Какие еще страны помимо России заинтересованы в появлении у себя передвижных атомных установок?
- Потенциальных покупателей у совместной разработки хватает уже сейчас, ведь в настоящее время такой установки нет ни у кого в мире. Передвижной ЯЭУ ММ интересуется целый ряд стран - от Африки до Азии.
Кстати, американцы сегодня также вплотную занялись созданием передвижной ядерной установки, поэтому в наших интересах построить транспортабельную АС быстрее США. Для этого есть все основания, в первую очередь то, что у нас значительно больше положительного опыта, чем у американцев. Я имею в виду советский и российский опыт.
- Какие перспективы открывает для белорусских ученых участие в разработке передвижной ядерной установки?
- Во-первых, после создания пилотного образца транспортабельной АС мы планируем и дальше участвовать в совместном производстве таких станций. Кроме того, мы будем уже знать, как разрабатывать атомную станцию малой мощности, а значит, в будущем сможем участвовать и в разработке стандартных АЭС.
Во-вторых, сложно оценить качество атомной станции, например той, которую тебе продают, если ты сам не занимаешься разработкой ядерных установок. Ведь в таком случае у тебя нет квалификации, ты не знаешь принципов, которые закладываются в проект, технических решений, которые будут на выходе, их обоснованности. Это очень существенно. Разобраться в проекте атомной станции может только тот, кто разрабатывает станции сам.
В-третьих, если мы займемся разработкой передвижной станции, это активизирует всю настоящую деятельность в области ядерной энергетики. Мы и сейчас занимаемся научно-исследовательскими работами по перспективным направлениям, но если ты разработчик и можешь продавать свой товар, то поднимаешься с уровня потребителя на совершенно другой.
- Реализацией каких еще перспективных направлений занят в настоящее время институт?
- Наверное, одним из наиболее значимых достижений института за последнее время можно назвать создание совместно с российскими учеными принципиально нового низкообогащенного ядерного топлива. Такого топлива на данный момент нет больше ни у кого в мире! Оно может быть использовано для передвижной АС или в исследовательском реакторе. Комплект нового топлива уже изготовлен и доставлен к нам в институт для испытаний на критическом стенде "Гиацинт".
Разработка этого продукта не только имеет большое значение для Беларуси, она затрагивает интересы ученых-ядерщиков всего мира. Дело в том, что сегодня научное сообщество многих стран решает вопрос о переводе исследовательских реакторов с высокообогащенного урана на низкообогащенный. Это делается для того, чтобы террористы не смогли создать ядерную бомбу, используя высокообогащенный уран. Несмотря на то что работа по созданию низкообогащенного топлива началась больше 20 лет назад, тот продукт, который получен в настоящее время в США, России и других странах, не в полном объеме соответствовал необходимым требованиям. Так вот, поставленное нам топливо, которое разрабатывалось для других целей, оказалось по своим характеристикам соответствующим этим параметрам. Уже есть предложения американской стороны использовать наше топливо для исследовательских реакторов в других странах при переходе с высокообогащенного топлива на низкообогащенное. Американцы заинтересованы в сотрудничестве с нами и по другим проектам.
Кроме задач, связанных с передвижной станцией, исследовательским реактором, у нас есть интерес к сотрудничеству с Россией по космической ядерной установке. Энергетика в космосе - это важнейший вопрос, ведь сейчас практически достигнут предельный уровень возможностей по получению электроэнергии с использованием солнечных батарей. Нужно переходить на другие источники. В этом году в России начата разработка энергетического блока космического базирования. Россияне собираются построить наземный прототип такого блока для проведения испытаний. При этом эксперименты по обоснованию технических решений, закладываемых в конструкцию такого реактора, можно проводить у нас на критическом стенде "Гиацинт".
Анна Кот
- размещаются материалы рекламно-информационного характера.