Какие стратегические выгоды от использования атомной энергии получит Казахстан?

О безопасности и инновациях

Тимур Жантикин, генеральный директор

– В стремительно меняющемся мире поиск инноваций и технологических решений становится все более актуальным. В связи с этим мне бы хотелось рассмот­реть несколько ключевых новых технологий, которые повсеместно применяются при строительстве современных АЭС, а также их влияние на будущее атомной энергетики.

Как известно, 28-я Конференция ООН по изменению климата (COP28) завершилась в Дубае единогласным принятием Глобального отчета, согласованного всеми сторонами и призывающего к отказу от ископаемого топлива, а также к ускорению внедрения технологий с нулевым и низким уровнем выбросов, включая атомную энергетику.

В ходе конференции 24 страны-участницы поддержали минис­терскую декларацию, призываю­щую к утроению глобального потенциала ядерной энергии к 2050 году (оптимис­тический прогноз в сторону повышения до 873 гигаватт). К 2035-му число стран, эксплуатирующих АЭС, способно увеличиться примерно на треть: к нынешним 32-м могут присоединиться ещё 10–12 государств.

В декларации также признается, что новые ядерные технологии могут занимать небольшую площадь, размещаться там, где это необходимо, хорошо сочетаться с возобновляемыми источниками энергии и обладать дополнительными возможностями для поддерж­ки процессов декарбонизации за пределами энергетичес­кого сектора, включая промышленные отрасли.

На текущий момент в строительстве АЭС в мире внедряются различные новые технологии и подходы. Во-первых, это разработка реакторов IV поколения, способствующих повышению безо­пасности, уменьшению объёма ядерных отходов и увеличению энергоэффективности. Примерами таких технологий следует считать реакторы на быстрых нейтронах, реакторы, действующие на расплавах солей, а также реакторы на тепловых нейтронах с водяным охлаждением.

Во-вторых, это создание улучшенных систем защиты и безопас­ности, представляющих собой комплекс мероприятий и инновационных технологий, направленных на обеспечение максимальной безопасности во время строительства АЭС и в эксплуатационный период.

К основным ключевым аспектам улучшенных систем защиты и безопасности можно отнести: усиление сейсмической и гидрогеологической защиты, повышение защиты от внешних угроз, таких как теракты, кибератаки и другие виды враждебных дейст­вий, разработка пассивных сис­тем безопасности: автоматичес­кого охлаждения, аварийного отключения, защиты от выброса радиоактивных веществ. Наконец, проведение регулярных тренировок и учебных курсов для персонала АЭС.

В современных условиях большое внимание уделяется использованию новых материалов при строительстве объектов атомной энергетики. Эти материалы должны обеспечивать высокую проч­ность, устойчивость к радиации, коррозии и другим агрессивным факторам, а также обладать способностью к сохранению своих характеристик на протяжении длительного периода эксплуатации.

Ключевые аспекты создания материалов для АЭС предусмат­ривают их разработку для использования при изготовлении корпуса реактора, оболочек топ­ливных, теплообменных элементов и других компонентов, которые подвергаются высокой радиации и температурам (поиск новых легированных сталей, керамических и композитных материалов, обладающих высокой прочностью и стойкостью к радиации).

Кроме того, осуществляется соз­дание теплоизоляционных материалов для защиты от тепловых потерь в системах охлаждения и тепловыделяющих устройствах, идёт разработка специальных металлических сплавов, используемых для защиты от коррозии в системах охлаждения, контуре теплообмена и других компонентах АЭС (поиск новых сплавов, покрытий и композитных материалов с высокой стойкостью к коррозии).

К этому нужно добавить разработку бетонных и стеновых материалов, используемых для строительства зданий, сооружений и защитных конструкций АЭС (определение новых составов бетона, поиск стройматериалов и защитных покрытий, обеспечивающих высокую прочность, стойкость к радиации и долговечность).

Кроме того, современное строительство АЭС требует использования самых передовых технологий, чтобы обеспечить безопасность, эффективность и устойчивость энергетических систем. Новые технологии играют ключевую роль в этом процессе, предлагая инновационные решения для различных аспектов проектирования, строительства и эксплуатации АЭС.

Одной из наиболее значимых тенденций является цифровизация и автоматизация, которые позволяют улучшить контроль и мониторинг, оптимизировать процессы и повысить безопасность операций. Усовершенствованные системы охлаждения и автоматизированного управления обеспечивают надёжное функционирование реакторов и снижают риск нештатных ситуаций. Улучшенные системы защиты и безопасности становятся неотъемлемой частью строительства АЭС.

Внедрение новых технологий помогает предотвратить потенциальные технологические нарушения и обеспечить как безо­пасность работы персонала, так и отсутствие воздействия на окружающую среду.

Эти инновации содействуют строительству более совершенных и безопасных атомных электростанций, что в конечном итоге способствует обеспечению устойчивого и надёжного энергетического будущего для новых поколений.

Цифровизация: от ускорения работы до повышения защиты

Асет Торгаев, ведущий инженер отдела атомной энергетики KNPP

– Цифровизация и автоматизация при строительстве АЭС предполагает использование современных информационных технологий и автоматических систем управления для улучшения процессов проектирования, строительства и последующей эксплуатации электростанции. Внедрение этих технологий позволяет повысить эффективность, сократить время и затраты на строительство, а также обеспечить безопасность и надежность АЭС.

К основным направлениям цифровизации и автоматизации при строительстве АЭС можно отнести цифровое проектирование и моделирование. Использование специализированного программного обеспечения для создания цифровых моделей АЭС позволяет инженерам более точно проектировать различные компоненты электростанции, анализировать их работу при различных условиях и оптимизировать конструкцию.

Применение автоматических систем управления даёт возможность рационализировать процессы строительства, контроля выполнения работ, управления расходом материалов и ресурсов, а также повышать безопасность на строительной площадке.

Использование цифровых сис­тем мониторинга и контроля качества на различных этапах строи­тельства позволяет оперативно выявлять и устранять недочеты, обеспечивая высокое качество выполненных работ. Цифровизация также открывает пути к оперативному управлению всей необходимой документацией и данным, связанным со строительством АЭС, что сокращает время на поиск и упрощает процессы администрирования.

Атомная энергетика является надежным источником энергии, обеспечивая стабильное её производство независимо от погоды и внешних климатических факторов. Это обеспечивает высокую годовую рентабельность инвес­тиций и постоянный спрос на рабочие места.

Важным подтверждением надеж­ности атомной энергетики является так называемый коэффициент использования установленной мощности (КИУМ). В идеале он должен соответствовать 100%, это когда генерация электроэнергии осуществляется фактически без перерыва на ремонты и устранение технологических сбоев. Разумеется, так не бывает. И все же именно АЭС имеют самый высокий КИУМ, обычно достигающий отметки 90%.

Для сравнения: это поч­ти в два раза больше, чем у электростанций, работающих на природном газе (54%) и угле (49%), и почти в три раза больше, чем на ветряных (34%) и солнечных батареях (24%).

Помимо обеспечения экономической стабильности и создания рабочих мест, атомные электростанции способствуют снижению волатильности оптовых цен на электроэнергию. После строительства их переменные затраты остаются низкими, что помогает стабилизировать цены на электроэнергию и уменьшить колебания в спросе и предложении.

Установка АЭС также снижает зависимость от ископаемого топ­лива, что ведёт к общесистемной экономии цен на электроэнергию для потребителей.

Несомненные плюсы

Кумар Аусенов, ведущий инженер отдела атомной энергетики

– Строительство и эксплуатация АЭС являются важными элементами в обеспечении энергетической безопасности в мире.

Исторически атомные электростанции имеют множество выгод для эксплуатирующих их стран, включая такие «неэнергетические» моменты, как обеспечение надёжной занятости, увеличение налоговых поступлений. В совокупности эти преимущества соз­дают положительное влияние на региональную и национальную экономику.

Рассмотрим главные стратегические выгоды атомной энергетики применительно к Казахстану. Производство электроэнергии вследствие деления ядер обходится дешевле, чем её генерация из других источников, особенно на основе ископаемого топлива.

Хотя первоначальное строительство ядерных реакторов и станций обходится дорого, последующие эксплуатационные затраты АЭС значительно (на 33–50%) дешевле угольных станций и на 20–25% ниже, чем на газовых электростанциях с комбинированным циклом.

Кроме того, стоимость урана, необходимого для ядерного деления, также невелика, если учесть, что для получения огромного количества энергии потребуется лишь небольшой объём уранового топлива. При этом срок эксплуатации АЭС составляет около 40–60 лет, если не больше.

Ещё одна из выгод от использования атомной энергии, о которой уже упоминалось выше, состоит в том, что она обеспечивает создание хорошо оплачиваемых рабочих мест и способствует развитию местной экономики.

Число создаваемых рабочих мест зависит от нормативных требований каждой конкретной страны, а также от состояния отечественной и международной промышленности. Ряд исследований, проведенных в различных странах, показывает, что количество рабочих мест, создаваемых непосредственно на атомной электростанции, находится в диапазоне 0,4–1,0 рабочего места на мегаватт электроэнергии (МВт), или, оперируя целыми чис­лами, 400–1 000 сотрудников на гигаватт (ГВт).

Эти исследования взяты из стран, где атомные электростанции работают в течение нескольких десятилетий, включая Францию, Южную Корею и США.

Помимо собственно создания рабочих мест, атомные электростанции открывают хорошо оплачиваемые вакансии. По оценкам, на работе, связанной с атомной энергетикой, в среднем платят примерно на 30% больше, чем на других местных предприятиях. Для стран, стремящихся начать ядерную программу, первые годы могут привести к уменьшению числа рабочих мест в отрасли, поскольку оборудование, технологии и опыт часто импортируются. Однако даже государства, впервые знакомые с атомной энергетикой, могут ожидать сильного положительного воздействия на свою экономику за счёт внедрения ядерной энергии.

В 2021 году Международное агентство по атомной энергии (МАГАТЭ) проанализировало ситуацию в десяти странах на предмет экономического воздействия атомной энергии с точки зрения валового внутреннего продукта (ВВП) и занятости, включая базовый сценарий, при котором атомная энергетика не была принята.

В качестве исходных данных использовались экономические сведения за 2007–2020 годы; были представлены прогнозы на 2020–2034 годы о влиянии внедрения или расширения атомной энергетики. Некоторые из государств были новичками в ядерной сфере. Результаты показывают, что их ВВП вырос на 0,2–3% благодаря инвестициям в атомную энергетику.

В результате в каждую страну поступили миллиарды долларов из внут­ренних и международных источников.

Атомная энергия меньше загрязняет окружающую среду по сравнению с ископаемым топливом, так как не выделяет парниковых газов, что делает её низкоуглеродным источником. Кроме того, она ежегодно «экономит» более 470 миллионов тонн углекислого газа, который в противном случае возникал бы при сжигании ископаемого топлива. По данным Института ядерной энергетики США (NEI), примерно это равносильно исчезновению с дорог 100 миллионов легковых автомобилей…

Благодаря низкому уровню эмиссии углекислого газа и нулевым выбросам парниковых газов атомная энергетика, по сути, поддерживает усилия по сохранению чистоты воздуха.

Благодаря способности снизить зависимость мировой энергетики от ископаемого топлива и способствовать энергетическому переходу атомная энергетика является явным лидером в решении проблемы изменения климата. Казахстан как страна, подписавшая Парижское соглашение и принявшая на себя обязательства по уменьшению выбросов парниковых газов, может воспользоваться преимуществами атомной энергетики в своём стремлении к снижению «углеродного следа».

Внедрение атомной энергетики позволит Казахстану диверсифицировать свой энергетический микс, сократить выбросы углеродных загрязнений и содействовать экологически устойчивому развитию, что важно для достижения глобальных целей в борьбе с изменением климата.