книги2 / 978-5-907297-94-4_2021

10

11

ОБЩЕЕ СОСТОЯНИЕ ЭНЕРГЕТИКИ США Основным китом американской электроэнергетики является атомная

энергия. Ее экспорт невозможен, точнее возможен, но на небольшие расстояния и в уже переработанном виде через электросети и линии электропередачи (ЛЭП). Основной целью новой американской политики в этой сфере является возрождение атомной энергетики. На сегодняшний день складывается непростая ситуация в отрасли. В связи с тем, что американская ядерная энергетика пошла по пути усложнения технологии и отказа от оружейного ядерного топлива в реакторах АЭС, технология производства обогащенного урана и его очистки значительно сложнее в США, чем в России, где со времен СССР каждый реактор АЭС – потенциальный производитель ядерного оружия. Реакторы АЭС также имеют ограниченный срок службы и оба этих фактора делают ядерную энергетику в США достаточно дорогой. Более того, вся электроэнергетика США построена на сетях напряжением 120 В, 60 Гц, что более затратно при транспортировке энергии, однако в определенной мере защищает от импорта иностранной техники, поскольку повышение напряжения в адаптере не является проблемой, а понижение сложнее. Более того, американская атомная энергетика проигрывает в рентабельности газовым электростанциям, тем более, что последние относительно экологичны. Все вышеперечисленные факторы приводят к выводу о том, что американские АЭС находятся в сложном положении. Явным тому свидетельством служит доклад министра энергетики США Р.Перри, в котором он указывает на проблемы массового выбытия ядерных мощностей – 4666 МВт в 20022016 и еще 7167 МВт, которые готовы к выбытию. Данные по атомной энергетике США представлены в табл. 2.

12

В связи с тем, что основные вопросы оценки потенциала электроэнергетики в США находятся в ведении Federal Energy Regulatory Commission (FERC), то очевидно, что основная вина за плачевное состояние отрасли лежит на ней. Служба вынуждена была признать свою ошибку в оценке электроэнергетического потенциала США и направила свои действия на возрождение этой сферы. Р.Перри уже заявил о 12 млрд. $ гарантий по займам для АЭС «Вогл, » что можно считать началом исполнения указания президента Трампа (20162020) об улучшении состояния атомной энергетики

вСША.

ВСША к 2017 г. находилось в эксплуатации 99 ядерных энергетических реакторов. Их расположение по территории представлено на рис. 1.

В2019 г. АЭС США выработано 20,05 % всей электроэнергии страны, что за последние 7 лет является максимальным показателем.

СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ АТОМНОЙ ЭНЕРГЕТИКИ США

По данным Международного энергетического агентства (IEA), мощность атомной энергетики в мире к 2040 году вырастет на 60%. Мощность американской – на 16%. Как отметил директор Центра энергетики и безопасности Антон Хлопков, прогноз IEA отражает соотношение интересов

катомной энергетике в мире на сегодняшний день: с одной стороны – целый ряд государств (Россия, Китай, Индия), которые активно развивают атомную энергетику, с другой – США, где интерес заметно ниже.

«Сейчас Китай на несколько шагов впереди всех, поскольку в среднем 75– 80% всех новых энергоблоков, которые в мире ежегодно вводятся (10 –11

13

блоков), приходится на Китай. Заметная доля у России, затем следуют Южная Корея и Индия».

По мнению Хлопкова, в Соединенных Штатах нет понимания будущей роли атомной энергетики в общем энергобалансе, поскольку сегодня атомная отрасль в США по стоимости начинает заметно уступать другим видам энергии.

«Сегодня почти для 100 блоков АЭС стоит вопрос, как быть конкурентоспособными. Были случаи в последние несколько лет, когда работа блоков досрочно остановилась именно из-за неконкурентоспособности», – заявил эксперт.

Всвязи с этим, по его словам, США заметно отстают именно с точки зрения динамики, то есть появления новых блоков и вывода из эксплуатации действующих.

«Американцы также уступают в части технологий обогащения, поэтому вынуждены покупать технологии в Европе. В США по-прежнему не реализуется политика переработки облученного ядерного топлива, а Россия, наоборот, активно инвестирует средства в эту технологию. Например, строительство реактора БН-800 на Белоярской атомной электростанции в Свердловской области», – рассказал Хлопков.

Сегодня 34 реактора в США остановлены и выведены из эксплуатации, 2 ректора находятся на стадии строительства (№3-4 блоки АЭС «Вогл»

(Vogtle)).

СТРОИТЕЛЬСТВО АЭС «ВОГЛ»

В2013 году было положено начало строительству 2-х блоков АЭС «Вогл» общей мощностью 1250 МВт.

AP1000 – двухконтурный водно-водяной ядерный реактор с водой под давлением (PWR/ВВЭР), электрической мощностью порядка 1,1 ГВт, разработанный компанией Westinghouse Electric Company. Широко использует системы пассивной безопасности.

14

В декабре 2005 – январе 2006 года комиссия США по ядерному регулированию (Nuclear Regulatory Commission, NRC) впервые сертифицировала проект реактора AP1000. (Дополненная версия проекта – в конце 2011 года.) Получение сертификата означает, что подрядчики для будущих американских АЭС могут получить лицензию «Combined Construction and Operating License», чтобы начать строительство.

AP1000 стал первым реактором поколения III+, получившим сертификат

NRC.

AP1000 – двухконтурный реактор с водой под давлением (два вертикальных парогенератора), с общей электрической мощностью 1117 МВт. Представляет собой эволюционное развитие проекта реактора AP600 (600 МВт), представляя собой более мощную модель с примерно такими же размерами. По сравнению с AP600 тепловая мощность увеличилась с 1933 МВт до 3400 МВт, количество сборок топлива с 145 до 157, длина сборки – с 12 до 14 футов. Увеличены высота защитной оболочки, площадь теплообмена в парогенераторе и мощность ГЦН.

Авторы проекта заявляют, что реактор AP 1000 является наиболее дешевым среди других проектов реакторов 3-го поколения, поскольку в нем широко используются существующие технологии. В конструкции также уменьшено количество компонентов, в том числе труб, кабелей и электроприводной арматуры. Стандартизация и лицензирование типа также должно помочь сократить сроки и стоимость строительства. По сравнению с конструкцией реакторов PWR 2-го поколения от Westinghouse, AP1000 имеет:

•на 50 % меньше клапанов, связанных с системами безопасности;

•на 35 % меньше насосов;

•на 80 % меньше трубопроводов, связанных с системами безопасности;

•на 85 % меньше управляющих кабелей;

•на 45 % меньший строительный объем.

15

Также они заявляют, что AP 1000 занимает меньшую площадь, чем большинство существующих PWR, использует примерно в пять раз меньше бетона и арматуры, чем предыдущие проекты.

При проектировании реактора и АЭС использовалась вероятностная оценка рисков. По заявлению NRC, АЭС, использующие AP1000, имеют на порядок более высокую безопасность, чем АЭС, изученные в NUREG-1150. Максимальная частота повреждения активной зоны для АЭС с блоками AP1000 оценивается в 5,09 10−7 в год.

Отработанное топливо, полученное после кампании в AP1000, хранится как минимум 5-10 лет в пристанционном бассейне выдержки на территории АЭС. Затем оно может быть перемещено в надземные сухие контейнеры для хранения так же, как это делают в настоящее время при эксплуатации других американских ядерных реакторов.

Реакторы продолжают производить тепло из радиоактивных продуктов распада даже после остановки цепной реакции, поэтому необходимо удалять это тепло, чтобы избежать расплавления активной зоны реактора. В системе пассивного охлаждения («Passive Core Cooling System») реактора AP1000

постоянный ток от блочных батарей используется для питания автоматики и оборудования, которые должны функционировать в течение первых 30 минут после аварийного останова. Эта система автоматически активируется, даже если операторы реактора не предпринимали никаких действий. Электрические системы, необходимые для инициирования пассивных систем, не зависят от внешних или дизельных электростанций и клапаны не требуют гидравлических или пневматических систем.

Конструкция предназначена для пассивного отвода тепла в течение 72 часов за счет самотека воды из бака, установленного сверху корпуса реактора, после чего бак должен быть пополнен.

16

Разработан в развитие проекта реактора AP600 мощностью 600 МВт, но более мощный при примерном сохранении размеров.

Тепловая мощность увеличена с 1933 МВт до 3400 МВт, количество сборок топлива с 145 до 157, длина сборки – с 12 до 14 футов.

Увеличена высота защитной оболочки, площадь теплообмена в парогенераторе и мощность ГЦН.

Любопытны решения пассивных систем залива активной зоны и отвода остаточного тепла или встроенных в парогенераторы главных циркуляционных насосов.

Реактор AP1000, предположительно, будет наиболее дешевым среди других проектов реакторов 3-го поколения вследствие унификации технологий, сокращения компонентного состава материалов (труб, кабелей и электроприводной арматуры).

В сравнении с реакторами 2-го поколения у AP1000 снижено использование:

•клапанов, связанных с системами безопасности – на 50 %;

•насосов – на 35 %;

•трубопроводов, связанных с системами безопасности – на 80 %;

•управляющих кабелей – на 85 %;

•строительный объем – на 45 %;

•бетона и строительной арматуры – в 5 раз.

Но это на словах, а фактическая реализация проекта АР1000 обернулась

сложностями, что и привело к банкротству Westinghouse и отказу от строительства 2-х блоков AP1000 в США.

Ранее правительство Индии принципиально одобрило четыре площадки для сооружения АЭС при иностранном участии: Джайтапур в штате Махараштра, где АЭС рассчитывают построить при содействии Франции, Чхая Митхи Вирди в Гуджарате и Коввада в Андхра Прадеш, где на каждой из площадок при содействии США планируется возвести по шесть реакторов мощностью 1000 МВт.

18

США ГОТОВЫ К МОДЕРНИЗАЦИИ АТОМНОЙ ЭНЕРГЕТИКИ СТРАНЫ Министерство энергетики США планирует выделить гранты в размере до $400 млн на обновление и развитие атомной отрасли. Американские

компании должны подготовить инновационные проекты, которые помогут стране достичь конкурентоспособности на мировом рынке. Соответствующее предложение появилось на правительственном сайте. По мнению экспертов, интерес к развитию ядерной энергетики в Соединенных Штатах значительно ниже, чем в Китае и России. RT выяснял, каковы перспективы отрасли в США и во всем мире.

Минэнерго США в лице Управления по атомной энергетике намерено обновить атомную промышленность Соединенных Штатов. На эти цели американским компаниям ведомство готово выделить до $400 млн в случае, если они предложат инновационные проекты строительства АЭС и обновления существующих станций.

Грантополучатели должны представить проекты по строительству новых реакторов и обновлению существующих, которые столкнулись с проблемой истечения срока действия.

«Управление по атомной энергетике ищет уникальные/новые предложения, которые помогут усовершенствовать существующий комплекс электростанций и расширить возможности США в сфере новых технологий атомной энергетики – как по их внедрению, так и по удержанию лидирующих позиций в этой области, а также повысить конкурентоспособность американской промышленности», – говорится в описании гранта.

Говоря о позициях США в области атомной энергетики, стоит упомянуть, что речь идет о 99 активных реакторах, которые отвечают за 30% мирового объема по выработке электроэнергии АЭС.

Согласно документу, с помощью проектов, направленных на разработку новых технологий и модернизацию существующих станций, которые смогут расширить экономические перспективы атомной энергетики, Соединенные

19