Реакторы на тройку с плюсом

Ожидания…

В начале нулевых годов XXI века мировые атомные вендоры сделали ставку на энергоблоки с РУ так называемого "Поколения III+".
Предполагалось, что АЭС с такими РУ будут менее сложны в конструктивном плане и одновременно более безопасны, чем их предшественники.
Упрощение конструктива должно было сказаться, прежде всего, на снижении их стоимости (оценки начала нулевых колебались в районе всего лишь 1000 $/кВт), а также на отсутствии срывов изначально установленных сроков сооружения.

При этом интересно отметить, что по сей день среди мирового атомного сообщества нет согласованного (общепринятого) понимания того, какие именно РУ следует относить к понятию "Поколение III+".

Как правило, в тематических публикациях констатируется, что подобные установки должны включать в себя системы пассивной безопасности, ловушку расплава (однако, в примеру, в США наличие ловушки для отнесения проекта к "Поколению III+" необязательно) и модульное исполнение, подразумевающее минимизацию работ непосредственно на площадке сооружения.
Кроме того, такие энергоблоки должны иметь серьёзную защиту от возможного падения самолёта. Необходимость принятия таких мер возникла после печально известных событий "9/11" в США.

Помимо этого, предполагалась максимальная унификация требований по безопасности к энергоблокам АЭС и связанным с процессом сооружения строительным нормативам. Подобные документы были приняты в США в 1992 году и в Великобритании в 2008 году.
Планировалось, что комплексная стандартизация процесса сооружения АЭС поможет существенно сократить затраты, избегая ненужных конструкционных изменений при масштабном сооружении энергоблоков АЭС по проектам "Поколения III+".

… и реальность

На момент представления доклада (2015 год) ни один энергоблок АЭС с РУ "Поколения III+" ещё не был пущен в эксплуатацию.

Энергопуск первого энергоблока с реактором "III+" произошёл в России в августе 2016 года (блок №6 Нововоронежской АЭС).
В стадии сооружения находились в общей сложности 18 энергоблоков:
      - четыре блока с РУ EPR (поставщик - группа AREVA, Франция),
      - восемь блоков с РУ AP-1000 (поставщик - консорциум Toshiba/Westinghouse, Япония/США)
      - шесть блоков с РУ АЭС-2006 (поставщик - госкорпорация "Росатом", Россия).

Среди установок, которые могут быть отнесены к "Поколению III+", но пока нигде не сооружаются, в докладе фигурируют усовершенствованные проекты японских ABWR (в двух вариантах разработки: от "Toshiba" и от "Hitachi"), японский APWR ("Mitsubishi"), американо-японский ESBWR (GE/Hitachi).

Так же к этому поколению РУ авторы доклада относят корейский APR-1400 (имеется в виду не проект для ОАЭ, а его модернизированный вариант).
При этом многие из сооружаемых в настоящее время энергоблоков с РУ "Поколения III+" имеют стоимость установленного кВт около 8000 $/кВт, то есть, существенно выше того, что было заявлено в начале века. Одновременно с этим сооружаемыtх энергоблоки АЭС имеют отставание в сравнении с изначально установленными сроками ввода от двух до девяти лет (см. Таблицу 1).






Проблемы EPR

Энергоблоки АЭС с РУ EPR являются усовершенствованным симбиозом двух технологий: французской разработки N4 (четыре блока введено в эксплуатацию, сроки их сооружения доходили до 15 лет) и германской разработки "Konvoi" (три блока введено в эксплуатацию, сроки сооружения и показатели надёжности на очень хорошем уровне).

При разработке энергоблока РУ EPR мощностью 1650 МВт(эл.) за основу был принят принцип эволюционного развития технологии, нацеленный на общее упрощение конструкции с упором на активные системы безопасности одновременно с частичным внедрением пассивных систем.
Однако, как показала практика, эволюционный путь развития с применением не вполне удачных решений N4, а также совсем небольшой процент пассивных систем безопасности и отсутствие принципа модульности привели к усложнению конструктива по сравнению с реакторами предыдущего поколения.

К тому же за прошедшее время с начала сооружения первого энергоблока с EPR (10 лет), проект так и не был стандартизирован.
К примеру, на различных площадках AREVA предлагает отличные друг от друга решения по АСУ ТП.
Помимо этого на площадках в Финляндии и во Франции были выявлены существенные проблемы с контролем качества строительных работ (к примеру, это касается сварки и бетонирования).

Не так давно группа AREVA заявила о том, что планирует кардинально переработать проект EPR, чтобы он стал дешевле и проще.
Однако есть сомнения в том, насколько этот новый подход к снаряду окажется успешным, особенно на фоне текущих финансовых проблем и комплексной реструктуризации AREVA.

Проблемы AP-1000

Энергоблоки АЭС с РУ AP-1000 разрабатывались компанией "Westinghouse", которая впоследствии была поглощена японской "Toshiba", на основе проекта AP-600, получившего в 1999 году лицензию NRC, но так нигде и не реализованного "в железе".
Проект энергоблока АЭС с РУ AP-1000 мощностью 1250 МВт(эл.) позиционировался разработчиками как инновационный по сравнению с традиционными PWR, что связано, в первую очередь, с максимальным применением в нём пассивных систем безопасности.
По результатам разработки РУ AP-1000 постулировалось существенное сокращение в AP-1000 ключевых компонентов в сравнении с традиционными реакторами типа PWR (на 50% меньше клапанов, на 35% меньше насосов, на 80% меньше трубопроводов, на 45% меньше объёмы основных зданий, на 70% меньше кабелей).

Одновременно с этим планировалось широкое внедрение принципа модульности в процессе сооружения, что должно было заметно сократить сроки сооружения.
Однако на практике инновационный AP-1000 с пассивными системами безопасности оказался ничуть не дешевле эволюционного EPR (в пересчёте на кВт установленной мощности), всё с теми же заметными переносами изначально намеченных сроков ввода.
При этом, так же как и в случае с EPR, проект AP-1000 по-прежнему не стандартизирован и в него регулярно вносятся заметные изменения.
Что касается модульности, то в этом смысле произошло следующее: проблема контроля качества переместилась с площадки сооружения на заводы-изготовители основного оборудования.

В частности, это касается довольно широко освещаемых в прессе проблем с прохождением квалификационных испытаний новых ГЦН.


Проблемы АЭС-2006

Относительно российского проекта энергоблока АЭС с РУ АЭС-2006 авторы доклада немногословны и лишь упоминают, что он является эволюционным развитием проектов, разработанных ранее для Китая и Индии.
Ленинградский В-491 основан на проекте РУ для китайской АЭС, а Нововоронежский В-392М - на проекте РУ для индийской АЭС "Куданкулам".
При этом задержки с завершением строительства на российских площадках докладчики связывают с проблемами финансирования и высказывают сомнение относительно вероятности соблюдения вновь намеченных сроков.


Промежуточные выводы

Итак, можно констатировать, что на текущий момент энергоблоки АЭС с РУ "Поколения III+" не оправдали возложенных на них надежд.
Продемонстрированы неоднократные срывы проектных сроков сооружения и рост затрат.
При этом проекты реакторов "Поколения III+" можно условно разделить на две подгруппы:
      - эволюционные проекты, основанные на разработках 80-ых годов XX века, с учётом современных норм безопасности (EPR, ABWR и APWR);
      - инновационные проекты, конструкции которых разработаны с упором на пассивные системы безопасности и модульный принцип строительства (AP-1000 и ESBWR).

Пример французского проекта EPR убедительно показывает, что внедрение дополнительных систем безопасности делает энергоблоки с подобными РУ более сложными и дорогостоящими, чем их предшественники.
Ставка на пассивную безопасность и модульность исполнения в случае AP-1000 также не оправдала ожиданий.
Что касается проекта ESBWR, то его перспективы с точки зрения начала сооружения в обозримом будущем представляются весьма туманными.
В связи с этим возникает резонный вопрос о том, сможет ли атомная промышленность убедить правительственные органы (в данном случае не важно, какой именно страны) в том, что она способна успешно справиться с задачей развития потенциально перспективных технологий РУ "Поколения-IV", освоения ториевого направления и т.п.


Проблема стандартизации

В мире по-прежнему отсутствует хотя бы один проект стандартизированного энергоблока АЭС с РУ "Поколения III+".
Периодические внесения изменений в проектную документацию, как правило, связаны с причинами следующего характера: исправление ошибок, допущенных на стадии проектирования, подгонка проектных решений под положения национальных стандартов, попытки сократить текущие расходы и т.п.

В течение многих десятилетий экспертное сообщество мировой атомной промышленности регулярно подчёркивает важность и многочисленные преимущества стандартизации при сооружении АЭС. Однако даже при реализации наиболее успешной в этом смысле программы развития атомной энергетики во Франции "в железе" были реализованы семь различных проектов РУ.
Как показывает практика, основной проблемой при разработке стандартных проектов энергоблоков АЭС является определение оптимальной степени стандартизации.

Иными словами, какое количество и какие именно параметры должны быть строго регламентированы, т.е. насколько гибким должен оставаться проект после стандартизации.
Преимущества "строгой" стандартизации понятны. Это общее снижение издержек на разработку проектной документации и производство оборудования, упрощение процесса прохождения лицензирования, максимально возможный эффект от обучения в процессе сооружения ряда типовых энергоблоков АЭС и т.п.

Однако у такого подхода есть и свои недостатки, которые выражаются, в частности, в трудностях учёта опыта эксплуатации уже построенных энергоблоков АЭС, а также всевозможных технических инноваций.
Помимо этого, стандартизированный проект, по идее, должен быть разработан для наиболее консервативных условий эксплуатации. Но с точки зрения стоимости сооружения энергоблока такой подход далеко не всегда оптимален (к примеру, это относится к учёту сейсмичности данной конкретной площадки сооружения).


Сооружение АЭС в Европе и США


екущий опыт сооружения энергоблоков АЭС в Европе и США в XXI веке показал, что существенной проблемой для отрасли является потеря ключевых навыков и компетенций.
Это связано не в последнюю очередь с выходом на пенсию возрастных специалистов при отсутствии у компаний, занятых в атомной промышленности, чёткой программы адекватного замещения образующихся вакансий.
На это накладываются проблемы с налаживанием цепочки поставщиков, которые в настоящее время далеко не всегда могут изготовить оборудование требуемого качества в строго обозначенный срок.

Обе вышеозначенные проблемы могут быть успешно решены только в случае наличия гарантированного потока заказов по сооружению энергоблоков АЭС с РУ "Поколения III+" на долгосрочную перспективу. Но пока что этого не наблюдается ни в США, ни в странах Евросоюза.

Сооружение АЭС по-китайски


Авторы доклада резонно замечают, что в последнее десятилетие наиболее активными в плане закладки новых энергоблоков АЭС являются Россия и Китай.
Что касается Китая, то он действительно продемонстрировал на своём внутреннем рынке наличие компетенций, которые позволяют строить атомные энергоблоки в срок и в пределах ранее озвученной сметы.
Однако это касается энергоблоков предыдущих поколений, а в случае с РУ "Поколения III+" (AP-1000 и EPR) китайцы столкнулись примерно с теми же проблемами, что и разработчики этих установок.

На это накладываются серьёзные сомнения мирового экспертного сообщества в эффективности регулирующих органов Китая и действующих в стране процедур контроля качества выпускаемой продукции в сфере атомной энергетики.
Кроме того, имеются определённые сомнения в том, способен ли Китай в самостоятельно разрабатывать действительно инновационные, а не эволюционные (клонированные) проекты энергоблоков АЭС.

Ну и наконец, немаловажным фактором является отсутствие у Китая в настоящий момент значимого опыта сооружения АЭС за рубежом, особенно в странах с опытными и сильными регулирующими органами.

Сооружение АЭС по-русски


Госкорпорация "Росатом" имеет заказы на сооружение более чем 20 энергоблоков АЭС в различных странах мира в ближайшей перспективе. Среди экспортных заказчиков Росатома такие страны, как: Иран, Турция, Вьетнам, Бангладеш, Иордания, Венгрия, Финляндия, Египет, Индия и др.

Данные периодически меняются. Сейчас, согласно сайту ГК "Росатом", портфель заказов составляет 36 блоков. - Прим. AtomInfo.Ru.
Большинство из перечисленных стран планируют строительство АЭС на своей территории с привлечением российских кредитов на различных условиях.
В настоящее время только четыре энергоблока находятся в активной стадии сооружения (третий и четвёртый блоки АЭС Тяньвань в Китае, первый и второй блоки Белорусской АЭС).

10 сентября 2016 года после торжественной церемонии подписан протокол о начале работ по второй очереди Бушерской АЭС в Иране. - Прим. AtomInfo.Ru.
В связи с этим возникают сомнения в том, хватит ли у России финансовых ресурсов и производственных мощностей для выполнения всех заключённых договоров в срок и в рамках оговоренного бюджета.

За последние 30 лет Росатом успешно закончил возведение за рубежом первого и второго энергоблоков китайской АЭС "Тяньвань", а вот на индийской АЭС "Куданкулам" столкнулся с рядом трудностей, которые привели к срыву изначально обозначенных сроков.
Иранская АЭС "Бушер" в докладе не упоминается, видимо, по той причине, что это по факту было не новое строительство, а достройка ранее начатого германскими специалистами.

В заключение авторы доклада констатируют, что Россия имеет существенный опыт самостоятельной разработки проектов современных энергоблоков АЭС, а также комплексную производственную базу для их сооружения как внутри страны, так и за рубежом.
Однако имеющийся российский опыт сооружения подобных АЭС за рубежом пока что не включает в себя страны Евросоюза с наиболее серьёзными регулирующими органами.