Атомная станция в Казахстане: сможем ли обойтись без нее и какие есть альтернативы
3735
Досжан Нургалиев
В соответствии с поручением, данным в Послании Главой государства, Правительству совместно с АО «Самрук-Қазына» в текущем году предстоит изучить возможности развития в республике атомной энергетики. О том, какие факторы нужно учитывать в первую очередь, поразмышлял первый заместитель директора филиала Института атомной энергии НЯЦ РК Виктор Бакланов, передает Kazpravda.kz.
– Виктор Владимирович, в контексте поиска альтернативы углеродной энергетике современный мир склоняет свой выбор в пользу именно АЭС. С чем это связано, ведь атомная энергетика тоже основана на ископаемом сырье, запасы которого небезграничны?
– Сегодня мы подошли к той критической черте, когда мировые запасы ископаемых энергоресурсов – нефти, угля и газа – находятся на грани исчерпания. Это очень драматичный и даже опасный период для всей мировой цивилизации, не успевшей преодолеть проблему глобального потребительства и техногенного влияния на природу. Вероятность энергетического кризиса становится все более очевидной для многих стран, в том числе и Казахстана.
Но это лишь одна сторона общемировой энергетической проблематики. Сегодня на первый план выходят и другие, не менее важные вопросы: глобальное изменение климата, нарушение теплового баланса планеты и состава атмосферы, проблемы накопления отходов и доступа к ресурсам, сохранения биоразнообразия, безопасности энергетических коммуникаций и прочие.
К сожалению, нам уже сейчас приходится сталкиваться с влиянием климатических изменений на жизнедеятельность. Аномально жаркое и засушливое лето нынешнего года, принесшее немало проблем земледельцам и животноводам южных и западных регионов республики, очевидно, тоже является следствием подобных перемен.
Понятно, что многие из этих глобальных проблем могут быть решены или сведены к минимуму путем перехода от углеродного топлива на альтернативные и более безопасные для окружающей среды способы получения энергии. Сюда, по моему мнению, прежде всего следует отнести атомную, а в будущем и термоядерную энергетику. Но до этой технологической стадии цивилизации нужно еще дойти…
– Через развитие атомной энергетики?
– Совершенно верно. Только идущему покоряются версты дорог, какими бы трудными и долгими они ни были. И те страны, которые уйдут в этом практическом направлении дальше других, очевидно, будут обладать в будущем не только определенным техническим потенциалом и опытом, но и явными преимуществами в сфере энергообеспечения собственных потребностей.
Это очень важно с точки зрения энергетической безопасности в условиях предстоящей углеродной нейтральности мировой экономики. На сегодня атомная энергетика является одним из наиболее перспективных видов выработки энергии в мире, к тому же одним из экологичных и безопасных.
– Что имеется в виду под формулировкой «изучить возможности», какой круг вопросов и задач предстоит решить Правительству РК в данной области?
– Вопрос строительства АЭС в Казахстане рассматривается еще с 90-х годов прошлого века. За это время проведено множество технико-экономических исследований, рассмотрено большое число потенциальных районов размещения энергостанции.
В ходе последних исследований, в которых принимали участие и специалисты НЯЦ, в качестве перспективных определены два района строительства АЭС – город Курчатов в Восточно-Казахстанской области и район поселка Улькен, что на юго-западном побережье озера Балхаш в Жамбылском районе Алматинской области.
При рассмотрении вероятных районов строительства учитывалось множество факторов – безопасности (сейсмические условия, наличие потенциально опасных промышленных объектов, воздушные трассы и многое другое), присутствие водоемов, необходимых для охлаждения реакторов АЭС, энергетические аспекты (прогнозируемый дефицит энергии, возможное замещение объектов угольной генерации, выбрасывающих в атмосферу десятки тонн вредных продуктов горения), наконец, развитие электросетевой инфраструктуры.
Кроме того, это возможность резервирования станции при ее остановке и способность района наладить доставку крупногабаритных грузов, его обеспеченность действующей инфраструктурой, в том числе научно-технической, необходимой для сопровождения строительства АЭС...
Как видите, за столь кратким определением «изучить возможности» стоит колоссальный объем работы. В первую очередь необходимо сделать анализ баланса мощностей в стране с учетом перспектив развития регионов и замещения мощностей энергоисточников, выводимых из эксплуатации. Это нужно для определения общей мощности будущей АЭС и ее энергоблоков.
Необходимо также определиться с выбором района и площадки для строительства АЭС в соответствии с критериями безопасности, провести анализ наиболее перспективных мировых реакторных технологий для возможного строительства АЭС на территории нашей республики.
Как показывает мировой опыт, в настоящее время и в период до 2030 года в мире будут строиться АЭС с водо-водяными реакторами III и III+ поколений.
Выбор проектов реакторов для строительства АЭС следующего поколения говорит о том, что во всем мире предпочтение отдается эволюционному направлению развития реакторной техники с учетом требований эксплуатирующих организаций.
Критерии безопасности соответствуют современным показателям, установленным документами МАГАТЭ, Евросоюза и других стран. Кроме того, необходимо оценить готовность к строительству АЭС с точки зрения законодательной и регулирующей базы.
В Казахстане имеется достаточно развитая нормативно-правовая база в области использования атомной энергии. При создании инфраструктуры для развития программы атомной энергетики эту базу нужно будет существенно дополнить и обновить.
Не стоит забывать и о подготовке кадров для развития национальной атомной энергетики. Необходимо обеспечить достаточное количество персонала для эффективного управления и обслуживания АЭС. В связи с этим требуется заранее провести оценку потребностей с учетом допуска к управлению, эксплуатации и ремонту станции (операторы, инженеры, управленцы, техники и другие специалисты).
– Виктор Владимирович, вопрос строительства АЭС в стране касается не только места ее дислокации, но и выбора наиболее приемлемых технологий, имеющихся в мире. А их, как известно, не густо...
– Современные станции, которые сейчас проектируются, строятся и эксплуатируются в мире, относятся к третьему поколению АЭС. В своем составе они имеют активные и пассивные системы безопасности, которые при любом инциденте способны привести реактор в безопасное состояние даже без участия человека.
Главной особенностью этих реакторов является практическое устранение еще на стадии проектирования, возможности аварий с разрушением активной зоны. То есть реализуется концепция «устранение аварии при проектировании».
При создании таких АЭС учитываются все инциденты и аварии, случавшиеся на станциях прежде. На случай какой-то крупной гипотетической аварии, даже самой тяжелой, с плавлением активной зоны, у данных реакторов имеется множество рубежей защиты. По сути, на таких АЭС при аварии выход радиоактивных веществ за пределы площадки невозможен.
Меры, предусмотренные в реакторах третьего поколения, исключают необходимость планирования чрезвычайных мер, таких как эвакуация и переселение людей с близлежащей территории, окружающей станцию, и ограничения в приеме пищи даже при аварии с разрушением активной зоны.
В Чернобыле, как известно, работал реактор РБМК канального типа. Такие модели давно не применяются на практике. Современные станции обладают в том числе и пассивными системами безопасности, работающими под действием естественных природных физических законов и не требующими наличия, к примеру, электроснабжения собственных нужд.
Напомню, на станции Фукусима-1 в Японии именно отсутствие электроснабжения привело к невозможности аварийного охлаждения реактора, а устаревшая конструкция реакторной установки 70-х годов прошлого века, не оснащенная современными барьерами безопасности, способствовала развитию аварийной ситуации 2011 года. На сегодня все причины, которые потенциально могут привести к проблемам, тщательно проработаны и учтены. Продумана и защита от выхода радиоактивных веществ в случае, если авария все же произойдет.
– Каковы перспективы развития водородной энергетики в мире и в нашей стране?
– В настоящее время в СНГ, в том числе в Казахстане, существует острая необходимость в технологиях получения материалов для хранения, а также транспортировки водорода и его использования в виде топлива. Промышленное производство водорода в Казахстане не налажено, несмотря на потенциальные возможности для развития многих элементов водородной экономики.
Разнообразие способов получения водорода – одно из главных преимуществ водородной энергетики, так как это повышает энергетическую безопасность экономики и снижает ее зависимость от отдельных видов сырья.
Основные перспективы водорода как энергоносителя связаны с использованием топливных элементов, пригодных в том числе для традиционного двигателя внутреннего сгорания в автомобилях. Его можно также использовать в стационарных энергетических установках для обеспечения светом и теплом жилых домов, на электростанциях для крупномасштабного производства электроэнергии.
Общее преимущество водородных топливных элементов перед другими преобразователями энергии – их потенциально высокая эффективность, отсутствие движущихся и трущихся частей, практическое отсутствие вредных выбросов в окружающую среду.
В настоящее время в мире динамично развивается рынок топливных элементов, используемых в качестве автономных источников питания (мини-электростанций). По оценкам издания New US Industry study, к 2020 году мировой рынок коммерческих продаж топливных элементов превысил 1,1 миллиарда долларов, из которых 10% приходится на долю сегмента портативных ТЭ. И это далеко не предел.
В 2018–2020 годах нами были осуществлены работы по теме «Исследование перспективных материалов на основе системы Ti-Al-Nb для хранения и транспортировки водорода», в ходе которых получены гетерофазные материалы на основе системы Ti-Al-Nb и представлены результаты по их водородоемкости в процессе сорбции/десорбции.
Полученные результаты и выводы в рамках темы показывают перспективность создания водородоаккумулирующих материалов на основе системы Ti-Al-Nb. Они являются необходимым научным заделом для проведения дальнейших исследований.
В текущем году в НЯЦ мы начинаем новый этап исследований в рамках научно-технической программы «Разработка технологии производства и хранения водорода для развития альтернативной энергетики в Республике Казахстан». Идея реализуемой программы представляет собой проект замкнутого цикла – от разработки нового способа получения водорода и материалов для его хранения до создания принципиально новых устройств по практическому использованию водорода.
– Какие задачи стоят перед НЯЦ РК в рамках реализации приоритетов Послания Главы государства, связанных в том числе с формированием нового поколения квалифицированных инженеров-атомщиков?
– Для удовлетворения потребностей атомной отрасли в квалифицированных специалистах создана отечественная система подготовки и переподготовки инженерно-технических кадров. Национальный ядерный центр успешно сотрудничает по данным вопросам с ведущими вузами страны, ближнего и дальнего зарубежья.
С целью интеграции образования, науки и производства, укрепления связей вузов с научными организациями и совершенствования подготовки кадров для атомной отрасли при нашем предприятии функционируют четыре филиала выпускающих кафедр региональных университетов. На этой базе выполняется комплекс работ учебно-методического и научно-исследовательского характера.
На предприятии организовываются все виды практик: производственные, преддипломные, дипломные, научно-исследовательские. Для подготовки необходимых научных кадров мы расширяем систему стажировок в ведущих вузах и центрах ближнего и дальнего зарубежья. Научные кадры нашего предприятия проходят стажировки в МИФИ (Москва), ХФТИ (Харьков), ТПУ (Томск) и других вузах.
Для примера, можно отметить наше многолетнее сотрудничество с Японским агентством по атомной энергии (JAEA). Сотрудники НЯЦ РК в рамках государственной программы ежегодно участвуют в учебных курсах по подготовке инструкторов в Центре подготовки кадров для атомной отрасли. Программа включает следующие направления: «Реакторные технологии», «Радиационный мониторинг», «Реагирование на радиационные аварии».
– Как развивается сегодня город Курчатов? И есть ли у этого города будущее? Каким оно видится Вам?
– Наш город славится уникальной историей, страницы которой неразрывно связаны со становлением и развитием Национального ядерного центра РК – сердцем современного мирного атома. Сегодня Курчатов, пережив непростые времена, стремится стать современным, уютным, благоустроенным. Здесь успешно развиваются предприятия, восстанавливаются дома, строятся детские сады и школы, осуществляются государственные инвестиционные и социальные проекты.
Наш город очень колоритный и гостеприимный. Впереди у него 75-летний юбилей. Говорят, что 75 – это возраст мудрости, почета, уважения и славы. Хочется верить, что Курчатов будет развиваться именно как научный город – центр новых перспективных технологий.
Безусловно, положительный импульс его развитию может придать решение о строительстве АЭС в данном районе, что позволило бы в полной мере реализовать научно-технический потенциал его градообразующего предприятия – НЯЦ РК, который по-прежнему имеет большое значение для мировой ядерно-энергетической науки и практики.
– Виктор Владимирович, в контексте поиска альтернативы углеродной энергетике современный мир склоняет свой выбор в пользу именно АЭС. С чем это связано, ведь атомная энергетика тоже основана на ископаемом сырье, запасы которого небезграничны?
– Сегодня мы подошли к той критической черте, когда мировые запасы ископаемых энергоресурсов – нефти, угля и газа – находятся на грани исчерпания. Это очень драматичный и даже опасный период для всей мировой цивилизации, не успевшей преодолеть проблему глобального потребительства и техногенного влияния на природу. Вероятность энергетического кризиса становится все более очевидной для многих стран, в том числе и Казахстана.
Но это лишь одна сторона общемировой энергетической проблематики. Сегодня на первый план выходят и другие, не менее важные вопросы: глобальное изменение климата, нарушение теплового баланса планеты и состава атмосферы, проблемы накопления отходов и доступа к ресурсам, сохранения биоразнообразия, безопасности энергетических коммуникаций и прочие.
К сожалению, нам уже сейчас приходится сталкиваться с влиянием климатических изменений на жизнедеятельность. Аномально жаркое и засушливое лето нынешнего года, принесшее немало проблем земледельцам и животноводам южных и западных регионов республики, очевидно, тоже является следствием подобных перемен.
Понятно, что многие из этих глобальных проблем могут быть решены или сведены к минимуму путем перехода от углеродного топлива на альтернативные и более безопасные для окружающей среды способы получения энергии. Сюда, по моему мнению, прежде всего следует отнести атомную, а в будущем и термоядерную энергетику. Но до этой технологической стадии цивилизации нужно еще дойти…
– Через развитие атомной энергетики?
– Совершенно верно. Только идущему покоряются версты дорог, какими бы трудными и долгими они ни были. И те страны, которые уйдут в этом практическом направлении дальше других, очевидно, будут обладать в будущем не только определенным техническим потенциалом и опытом, но и явными преимуществами в сфере энергообеспечения собственных потребностей.
Это очень важно с точки зрения энергетической безопасности в условиях предстоящей углеродной нейтральности мировой экономики. На сегодня атомная энергетика является одним из наиболее перспективных видов выработки энергии в мире, к тому же одним из экологичных и безопасных.
– Что имеется в виду под формулировкой «изучить возможности», какой круг вопросов и задач предстоит решить Правительству РК в данной области?
– Вопрос строительства АЭС в Казахстане рассматривается еще с 90-х годов прошлого века. За это время проведено множество технико-экономических исследований, рассмотрено большое число потенциальных районов размещения энергостанции.
В ходе последних исследований, в которых принимали участие и специалисты НЯЦ, в качестве перспективных определены два района строительства АЭС – город Курчатов в Восточно-Казахстанской области и район поселка Улькен, что на юго-западном побережье озера Балхаш в Жамбылском районе Алматинской области.
При рассмотрении вероятных районов строительства учитывалось множество факторов – безопасности (сейсмические условия, наличие потенциально опасных промышленных объектов, воздушные трассы и многое другое), присутствие водоемов, необходимых для охлаждения реакторов АЭС, энергетические аспекты (прогнозируемый дефицит энергии, возможное замещение объектов угольной генерации, выбрасывающих в атмосферу десятки тонн вредных продуктов горения), наконец, развитие электросетевой инфраструктуры.
Кроме того, это возможность резервирования станции при ее остановке и способность района наладить доставку крупногабаритных грузов, его обеспеченность действующей инфраструктурой, в том числе научно-технической, необходимой для сопровождения строительства АЭС...
Как видите, за столь кратким определением «изучить возможности» стоит колоссальный объем работы. В первую очередь необходимо сделать анализ баланса мощностей в стране с учетом перспектив развития регионов и замещения мощностей энергоисточников, выводимых из эксплуатации. Это нужно для определения общей мощности будущей АЭС и ее энергоблоков.
Необходимо также определиться с выбором района и площадки для строительства АЭС в соответствии с критериями безопасности, провести анализ наиболее перспективных мировых реакторных технологий для возможного строительства АЭС на территории нашей республики.
Как показывает мировой опыт, в настоящее время и в период до 2030 года в мире будут строиться АЭС с водо-водяными реакторами III и III+ поколений.
Выбор проектов реакторов для строительства АЭС следующего поколения говорит о том, что во всем мире предпочтение отдается эволюционному направлению развития реакторной техники с учетом требований эксплуатирующих организаций.
Критерии безопасности соответствуют современным показателям, установленным документами МАГАТЭ, Евросоюза и других стран. Кроме того, необходимо оценить готовность к строительству АЭС с точки зрения законодательной и регулирующей базы.
В Казахстане имеется достаточно развитая нормативно-правовая база в области использования атомной энергии. При создании инфраструктуры для развития программы атомной энергетики эту базу нужно будет существенно дополнить и обновить.
Не стоит забывать и о подготовке кадров для развития национальной атомной энергетики. Необходимо обеспечить достаточное количество персонала для эффективного управления и обслуживания АЭС. В связи с этим требуется заранее провести оценку потребностей с учетом допуска к управлению, эксплуатации и ремонту станции (операторы, инженеры, управленцы, техники и другие специалисты).
– Виктор Владимирович, вопрос строительства АЭС в стране касается не только места ее дислокации, но и выбора наиболее приемлемых технологий, имеющихся в мире. А их, как известно, не густо...
– Современные станции, которые сейчас проектируются, строятся и эксплуатируются в мире, относятся к третьему поколению АЭС. В своем составе они имеют активные и пассивные системы безопасности, которые при любом инциденте способны привести реактор в безопасное состояние даже без участия человека.
Главной особенностью этих реакторов является практическое устранение еще на стадии проектирования, возможности аварий с разрушением активной зоны. То есть реализуется концепция «устранение аварии при проектировании».
При создании таких АЭС учитываются все инциденты и аварии, случавшиеся на станциях прежде. На случай какой-то крупной гипотетической аварии, даже самой тяжелой, с плавлением активной зоны, у данных реакторов имеется множество рубежей защиты. По сути, на таких АЭС при аварии выход радиоактивных веществ за пределы площадки невозможен.
Меры, предусмотренные в реакторах третьего поколения, исключают необходимость планирования чрезвычайных мер, таких как эвакуация и переселение людей с близлежащей территории, окружающей станцию, и ограничения в приеме пищи даже при аварии с разрушением активной зоны.
В Чернобыле, как известно, работал реактор РБМК канального типа. Такие модели давно не применяются на практике. Современные станции обладают в том числе и пассивными системами безопасности, работающими под действием естественных природных физических законов и не требующими наличия, к примеру, электроснабжения собственных нужд.
Напомню, на станции Фукусима-1 в Японии именно отсутствие электроснабжения привело к невозможности аварийного охлаждения реактора, а устаревшая конструкция реакторной установки 70-х годов прошлого века, не оснащенная современными барьерами безопасности, способствовала развитию аварийной ситуации 2011 года. На сегодня все причины, которые потенциально могут привести к проблемам, тщательно проработаны и учтены. Продумана и защита от выхода радиоактивных веществ в случае, если авария все же произойдет.
– Каковы перспективы развития водородной энергетики в мире и в нашей стране?
– В настоящее время в СНГ, в том числе в Казахстане, существует острая необходимость в технологиях получения материалов для хранения, а также транспортировки водорода и его использования в виде топлива. Промышленное производство водорода в Казахстане не налажено, несмотря на потенциальные возможности для развития многих элементов водородной экономики.
Разнообразие способов получения водорода – одно из главных преимуществ водородной энергетики, так как это повышает энергетическую безопасность экономики и снижает ее зависимость от отдельных видов сырья.
Основные перспективы водорода как энергоносителя связаны с использованием топливных элементов, пригодных в том числе для традиционного двигателя внутреннего сгорания в автомобилях. Его можно также использовать в стационарных энергетических установках для обеспечения светом и теплом жилых домов, на электростанциях для крупномасштабного производства электроэнергии.
Общее преимущество водородных топливных элементов перед другими преобразователями энергии – их потенциально высокая эффективность, отсутствие движущихся и трущихся частей, практическое отсутствие вредных выбросов в окружающую среду.
В настоящее время в мире динамично развивается рынок топливных элементов, используемых в качестве автономных источников питания (мини-электростанций). По оценкам издания New US Industry study, к 2020 году мировой рынок коммерческих продаж топливных элементов превысил 1,1 миллиарда долларов, из которых 10% приходится на долю сегмента портативных ТЭ. И это далеко не предел.
В 2018–2020 годах нами были осуществлены работы по теме «Исследование перспективных материалов на основе системы Ti-Al-Nb для хранения и транспортировки водорода», в ходе которых получены гетерофазные материалы на основе системы Ti-Al-Nb и представлены результаты по их водородоемкости в процессе сорбции/десорбции.
Полученные результаты и выводы в рамках темы показывают перспективность создания водородоаккумулирующих материалов на основе системы Ti-Al-Nb. Они являются необходимым научным заделом для проведения дальнейших исследований.
В текущем году в НЯЦ мы начинаем новый этап исследований в рамках научно-технической программы «Разработка технологии производства и хранения водорода для развития альтернативной энергетики в Республике Казахстан». Идея реализуемой программы представляет собой проект замкнутого цикла – от разработки нового способа получения водорода и материалов для его хранения до создания принципиально новых устройств по практическому использованию водорода.
– Какие задачи стоят перед НЯЦ РК в рамках реализации приоритетов Послания Главы государства, связанных в том числе с формированием нового поколения квалифицированных инженеров-атомщиков?
– Для удовлетворения потребностей атомной отрасли в квалифицированных специалистах создана отечественная система подготовки и переподготовки инженерно-технических кадров. Национальный ядерный центр успешно сотрудничает по данным вопросам с ведущими вузами страны, ближнего и дальнего зарубежья.
С целью интеграции образования, науки и производства, укрепления связей вузов с научными организациями и совершенствования подготовки кадров для атомной отрасли при нашем предприятии функционируют четыре филиала выпускающих кафедр региональных университетов. На этой базе выполняется комплекс работ учебно-методического и научно-исследовательского характера.
На предприятии организовываются все виды практик: производственные, преддипломные, дипломные, научно-исследовательские. Для подготовки необходимых научных кадров мы расширяем систему стажировок в ведущих вузах и центрах ближнего и дальнего зарубежья. Научные кадры нашего предприятия проходят стажировки в МИФИ (Москва), ХФТИ (Харьков), ТПУ (Томск) и других вузах.
Для примера, можно отметить наше многолетнее сотрудничество с Японским агентством по атомной энергии (JAEA). Сотрудники НЯЦ РК в рамках государственной программы ежегодно участвуют в учебных курсах по подготовке инструкторов в Центре подготовки кадров для атомной отрасли. Программа включает следующие направления: «Реакторные технологии», «Радиационный мониторинг», «Реагирование на радиационные аварии».
– Как развивается сегодня город Курчатов? И есть ли у этого города будущее? Каким оно видится Вам?
– Наш город славится уникальной историей, страницы которой неразрывно связаны со становлением и развитием Национального ядерного центра РК – сердцем современного мирного атома. Сегодня Курчатов, пережив непростые времена, стремится стать современным, уютным, благоустроенным. Здесь успешно развиваются предприятия, восстанавливаются дома, строятся детские сады и школы, осуществляются государственные инвестиционные и социальные проекты.
Наш город очень колоритный и гостеприимный. Впереди у него 75-летний юбилей. Говорят, что 75 – это возраст мудрости, почета, уважения и славы. Хочется верить, что Курчатов будет развиваться именно как научный город – центр новых перспективных технологий.
Безусловно, положительный импульс его развитию может придать решение о строительстве АЭС в данном районе, что позволило бы в полной мере реализовать научно-технический потенциал его градообразующего предприятия – НЯЦ РК, который по-прежнему имеет большое значение для мировой ядерно-энергетической науки и практики.
