Прогресс
Ядерная программа США ориентирована на водород
Задача по проектированию и строительству к 2021 году АЭС нового поколения (NGNP) станет для министерства энергетики США (DOE) серьёзным вызовом. Об этом говорится в отчёте, подготовленном Главной бухгалтерской службой Соединённых Штатов (GAO – аналог российской Счётной палаты).
Начиная с 2003 года, DOE проводит НИОКР по реакторам NGNP, а в октябре 2004 года было принято решение о сооружении полномасштабного демонстрационного блока. Как ожидается, реактор NGNP будет производить электроэнергию и водород, а опыт его эксплуатации поможет сделать вывод о технической и коммерческой целесообразности установок подобного типа.
Разработка реакторов NGNP входит в число трёх основных приоритетов DOE по развитию атомной энергетики в США, наряду с программой строительства усовершенствованных легководных реакторов и реализацией инициативы глобального ядерного партнёрства (GNEP). Реакторы NGNP будут также увязаны с инициативой президента Буша по переходу на водородное топливо, и целью АЭС нового поколения станет показать возможность использования энергии атома для будущей замены нефти на водород.
В виду долгосрочности проекта и высокого уровня связанных с ним рисков, DOE не надеется на участие в нём частного капитала без предоставления необходимой государственной поддержки. Общая стоимость нового реактора оценивается в 2,4 миллиарда долларов, и в эту сумму входят НИОКР, проектирование и строительство. До настоящего момента, DOE получило на атомно-водородный проект порядка 120 миллионов долларов из госбюджета США, в том числе, 80 миллионов на ядерный остров и 40 миллионов на системы получения водорода.
На первом этапе работ, который продлится до 30 сентября 2011 года, от DOE требуется выполнить необходимые НИОКР и определиться с начальными данными для проектирования. В течение следующих 10 лет, атомщики должны продолжать НИОКР с одновременной подготовкой проектной документации и строительством энергоблока. Координация работ по проекту поручена национальной лаборатории «Айдахо», где и будет сооружён демонстрационный блок.
По мнению американских атомщиков, новая атомно-водородная установка будет «очень высокотемпературным реактором». Такая концепция отличается от существующих и планируемых к постройке в США реакторов по ряду ключевых признаков. В частности, новый реактор будет охлаждаться гелием, а не лёгкой водой, и работать при температурах до 950°C. Выбор в пользу ВТГР из шести возможных кандидатов был сделан намеренно. Рассмотрение отвергнутых концепций продолжается, и для них могут быть найдены иные применения – продажи в страны третьего мира или установка их в отдалённых местах.
Несмотря на высокие температуры, реакторы типа ВТГР могут потенциально обеспечить повышенную безопасность своей работы. Например, в них предусматриваются пассивные системы охлаждения активной зоны, что позволит не допустить расплавления топлива в случае инцидента с потерей теплоносителя. Важным фактором, склонившим DOE к выбору концепции ВТГР, стала возможность производить высокотемпературное тепло, требующееся для производства водорода. Ранее – в 80-ые и 90-ые годы – специалисты DOE уже работали над технологиями реакторов ВТГР, и их опыт может быть использован при подготовке проекта АЭС нового поколения.
Согласно принятому в DOE плану, НИОКР по топливу и конструкционным материалам для NGNP, а также по производству водорода, продлятся до 2019 года. В то же время, к маю 2007 года будут получены результаты предпроектных НИОКР, которые позволят сформулировать входные данные для проектирования. В 2011 году атомщики планируют провести промежуточное подведение итогов и принять решение о целесообразности начала проектных работ. Если результаты НИОКР к данному моменту окажутся неутешительными, то DOE получит право прервать выполнение программы NGNP.
По дальнейшей схеме действий, в 2013 году будет отобран один из проектов энергоблока, предложенных различными компаниями и организациями. В 2016 году начнётся строительство, а в 2020-2021 годах состоится пуск демонстрационного блока с реактором NGNP. Процесс лицензирования нового блока займёт семь лет и начнётся в 2014 году. Ежегодные финансовые вливания превысят отметку в 100 миллионов долларов в 2011 году и достигнут своего максимума (304 миллиона) в 2017 году.
Важной научно-исследовательской программой в рамках разработки реактора NGNP является серия из восьми испытаний ядерного топлива, которые будут проводиться на исследовательском реакторе ATR в национальной лаборатории «Айдахо». Каждое из испытаний будет занимать немало времени, так как в его программу войдут производство топливных элементов, облучение их в реакторе ATR на протяжении нескольких лет и последующий анализ облучённого топлива в лабораторных условиях.
В настоящее время, в США закончено изготовление партии шаровых твэлов для первого из восьми экспериментов, однако её облучение в реакторе до сих пор не начато, - сообщает IranAtom.Ru. Согласно планам, топливная экспериментальная программа завершится только в 2019 году, а это означает, что окончательные данные по экспериментам не будут доступны ни в момент начала проектирования, ни в момент начала строительства энергоблока. При этом, представители министерства энергетики признают, что не могут гарантировать общего успеха экспериментальной программы.
Подобные перекрытия будут наблюдаться и на другом ключевом направлении исследований – НИОКР по реакторному графиту. Эта деятельность имеет особое значение, так как графит, использовавшийся в ранних американских проектах по созданию ВТГР, более не выпускается. Тем не менее, DOE до сих пор не начало целый ряд экспериментальных работ по графиту, и их результаты не будут доступны проектантам на протяжении многих лет. Так, программа испытаний по облучению графитовых образцов в реакторе ATR будет закончена не ранее 2015 года, в непосредственной близости к дате начала строительства блока.
Ревизоры GAO особо отмечают, что имеются и другие направления НИОКР, которые должны быть выполнены. Так, реактор NGNP будет производить огромное количество радиоактивных графитовых отходов, и DOE до сих пор не определилось с методами обращения с ними.
При этом атомное ведомство не торопится выполнять рекомендации независимых рецензентов по уменьшению объёма топливных НИОКР путём превращения их из «амбициозных» в «практически необходимые». Так, DOE продолжает настаивать на экспериментах по оксикарбидному топливу, утверждая, что данный тип ядерного горючего позволит достичь лучших экономических показателей для энергоблока по сравнению с традиционными видами топлива.
Немало споров вызывает и настойчивое желание DOE сохранить у блока с реактором NGNP возможность одновременно производить и электроэнергию, и водород. Независимые эксперты считают, что такой подход потребует больших усилий и удорожанию затрат на демонстрационный блок. Атомное ведомство, в свою очередь, уверено, что двухцелевая природа новой установки сделает её более привлекательной для генерирующих компаний. Ревизоры GAO констатируют, что на данном этапе слишком рано выносить суждения о том, смогут ли специалисты DOE реализовать реактор NGNP двойного назначения экономически эффективным?
Ещё одним вопросом, по которому GAO отказывается выносить своё суждение в настоящий момент, является предложение по сокращению сроков разработки нового реактора, сделанное представителями генерирующих компаний и независимыми экспертами. Ускорение работ повысит шансы на появление интереса к проекту NGNP у атомно-энергетического сектора США и иностранных партнёров. Одним из способов сокращения сроков может стать создание небольшого реактора с возможностью его дальнейшего модифицирования в будущем по мере развития технологий – замены топливных композиций на более совершенные и т.п.
Позиция DOE по вопросу об ускорении пока является негативной. Атомщики сомневаются в том, что им удастся выдержать сокращённый график, и напоминают, что малый реактор потребует тот же самый объём НИОКР, что и большой аппарат. Кроме того, малый реактор может оказаться бесполезным при получении лицензии атомнадзора на строительство полномасштабных блоков с NGNP, а такая лицензия необходима для доказательства коммерческой эффективности предлагаемых технологий.
Особую позицию в споре о сроках занимает национальная лаборатория «Айдахо». Её не устраивают планы DOE начать проектирование реактора NGNP в 2011 году, так как в этом случае слишком много НИОКР окажутся сжатыми по времени и пуск блока в 2021 году окажется под угрозой. Лаборатория подготовила собственный план-график, предусматривающий более раннее начало проектных работ и сокращение общего объёма НИОКР за счёт концентрации на меньшем количестве альтернативных вариантов.
В плане, предложенном лабораторией, пуск блока состоится в 2018 году, но это практически не повлияет на общий объём финансирования (2,4 миллиарда долларов). Более того, крупные платежи из бюджета должны будут начаться уже в 2007 году (100 миллионов долларов против заложенных в смете DOE 23 миллионов).
Официальные лица министерства энергетики называют план лаборатории «наилучшим способом ускорения работ» и выражают готовность принять его в случае выделения соответствующих фондов, а также при ярко выраженном интересе генерирующих компаний к скорейшему получению реакторов NGNP. Министерство предлагает также не пересматривать сроки, но увеличить общее финансирование программы, что позволит выполнить дополнительный объём НИОКР и повысит вероятность успешного завершения работ в намеченные сроки.
По мнению ревизоров GAO, в данный момент слишком рано рассуждать о необходимости ускорения работ по проекту реакторов NGNP. Известные управленческие проблемы DOE ставят под вопрос способность атомного ведомства завершить программу ранее запланированного срока. Риск ещё более увеличивается вследствие того, что атомный департамент DOE не имеет опыта по управлению крупным проектом по строительству энергоблока.
22.09.2006, 09:03
