Атомная энергетика: выгоды и перспективы

- Главной проблемой существующего мирового энергобаланса является то, что почти две трети электроэнергии производится за счет сжигания углеводородов, что сопровождается выбросами углекислого газа. Это приводит к негативным экологическим изменениям, глобальному потеплению, лесным пожарам, ураганам, засухам и таянию мерзлоты. Для удержания роста глобальной температуры в пределах 1,5 градусов страны должны полностью отказаться от ископаемого топлива в ближайшие десятилетия.

Данная тема стала главной на 26-й конференции сторон Рамочной конвенции ООН об изменении климата в Глазго в ноябре 2021 года. Во время конференции прошел ряд мероприятий, в том числе посвященных роли атомной энергетики в борьбе с изменением климата. В ходе выступлений отчетливо прозвучало мнение, что атомная отрасль, предлагая устойчивые, безопасные, низкоуглеродные технологии, вносит существенный вклад в реализацию Целей устойчивого развития ООН.

Экологические преимущества атомной генерации обусловлены тем, что атомная энергетика имеет нулевые прямые выбросы СО2, а совокупные выбросы парниковых газов на всем жизненном цикле минимальны и сопоставимы с выбросами ветроэлектростанций. Причем, согласно самым свежим исследованиям, этот показатель у АЭС является самым низким из всех видов чистой генерации. По самым консервативным оценкам, в мировом масштабе эффект от АЭС по недопущению выбросов парниковых газов сопоставим с поглощающей способностью всех лесов планеты. То есть если бы весь объем электроэнергии, вырабатываемой сегодня в мире на АЭС, мы получали с помощью углеводородов, ежегодно в атмосферу дополнительно выбрасывалось бы 2 млрд т углекислого газа. А все леса планеты ежегодно поглощают 2,5 млрд т углекислого газа. Можно сказать, что атомная энергетика - это еще одни искусственные высокотехнологичные легкие планеты.

Потенциал атомной энергетики огромен. Кроме того, что это экологически чистый, это надежный, бесперебойный источник энергии, она обладает неоспоримыми преимуществами по сравнению с генерирующими источниками на органическом топливе и с ВИЭ. Атомная энергетика обеспечивает надежность производства электроэнергии независимо от природных и климатических факторов.

- Тот факт, что несомненные преимущества атомной генерации понимает и население нашей страны, подтверждает проведенный Институтом социологии НАН Беларуси соцопрос. В 2021 году в опросе участвовали 2 тыс. респондентов, представляющих различные социально-демографические категории населения страны, эксперты и студенты первых курсов учреждений профессионального образования, обучающиеся по специальностям атомной энергетики. Проведенное исследование показало, что в 2021 году 64,9% всех опрошенных выразили положительное в целом отношение к строительству АЭС, 25,1% - отрицательное и 10% - неопределенное ("затрудняюсь ответить" и "нет ответа").

Полученные в ходе соцопроса результаты свидетельствуют о закреплении тех серьезных перемен в общественном сознании и преодолении чернобыльских комплексов и синдромов, которые достаточно широко были представлены в общественной психологии еще в 2005 году, когда мы начинали проводить соцопросы. Безусловно, этому способствует понимание населением преимуществ атомной генерации, о которых мы рассказываем и которые являются неоспоримым фактом.

- Атомные технологии - это намного больше, чем просто электричество, это тысячи новых рабочих мест, ядерная медицина, качественный рывок для сельского хозяйства, доступ к чистой воде и многое другое. Кроме того, строительство АЭС способствует экономическому и социальному развитию региона размещения, повышению уровня жизни населения. Чуть более чем за 10 лет городской поселок Островец превратился в красивый благоустроенный город. Активно развивается социальная сфера - построены новая школа, детский сад, современно оснащенный комплекс зданий центральной районной больницы, физкультурно-оздоровительный комплекс, Центр культуры и народного творчества. В городе активно ведется строительство жилья. Построено 52 жилых дома - это более 210 тыс. кв.м, или 3100 квартир.

Согласно результатам соцопроса, проведенного среди жителей Островца в 2021 году, одобрительное отношение к строительству АЭС высказали 72,6% респондентов (64,9% по стране), а отрицательное - 17,2% (25,1% по стране). Позитивные изменения в Островце связаны с появлением в городе возможности трудоустройства (76,3%), улучшением работы объектов спортивной направленности (74,6%), повышением качества товаров и ассортимента в торговых точках (68,5%). Также благоприятные изменения за 2020-2021 годы наблюдаются по таким характеристикам, как обеспеченность жильем, работа общественного транспорта, удовлетворенность жителей Островца качеством дорог и воды.

- Беларусь имеет ряд межправительственных соглашений с Россией в сфере мирного использования атомной энергии. Наши страны активно сотрудничают, в первую очередь в реализации проекта строительства Белорусской АЭС. Также разработана и утверждена союзная программа по развитию ядерной энергетики. Данная программа предусматривает унификацию (сближение) правового регулирования в сфере атомной энергетики. Это позволит обеспечить оказание практической помощи в обслуживании АЭС, поставках ядерного топлива для Белорусской АЭС, сотрудничества в области переработки отработавшего ядерного топлива и хранения эксплуатационных радиоактивных отходов. В соответствии с данной программой МЧС и Минэнерго подготовлен проекта закона "О регулировании безопасности при использовании атомной энергии".

8 ноября 2021 года подписано соглашение между правительствами Беларуси и России о сотрудничестве в области перевозки ядерных материалов. Совместно с заинтересованными государственными органами и организациями Минэнерго организована работа по подготовке проекта соглашения об обращении с отработавшим ядерным топливом Белорусской АЭС. Организовано взаимодействие с российской стороной по подготовке данного проекта соглашения.

Кроме этого, Министерством энергетики совместно с НАН Беларуси и другими заинтересованными организована работа с российской стороной по определению иных направлений сотрудничества, связанных с мирным использованием атомной энергии. В первом полугодии 2021 года на основе поступивших от госкорпорации "Росатом" предложений Министерством энергетики во взаимодействии с заинтересованными органами государственного управления и белорусскими организациями сформирован проект перечня направлений развития белорусско-российского сотрудничества в области мирного использования атомной энергии. Среди основных направлений - радиологический и геодинамический мониторинг, ядерная медицина, цифровизация, системы накопления энергии.

В настоящее время уже налажено активное сотрудничество в сфере совершенствования ядерной инфраструктуры в Беларуси и в эксплуатации АЭС. Согласно перечню ведется выработка механизмов практической реализации мероприятий с научно-исследовательскими организациями России, с профильными организациями госкорпорации "Росатом". Есть высокая степень заинтересованности по системам накопления энергии, а также по проекту "умный город".

- Работы по вводу в эксплуатацию энергоблока включают следующие основные этапы: предпусковые наладочные работы, физический пуск реактора, энергетический пуск, опытно-промышленная эксплуатация. Сейчас мы уже приступили к физическому пуску. Завершена загрузка ядерного топлива в реактор второго энергоблока. Дальше будут выполнены работы по сборке и уплотнению реактора с проведением необходимых гидравлических испытаний, переводу реакторной установки в горячее состояние и ее вывод на минимально контролируемый уровень мощности.

Затем следует энергетический пуск. Он заключается в выводе реактора с уровня мощности физпуска до уровня, достаточного для пуска турбины. Затем осуществляется вывод на промежуточные уровни мощности, стабилизация работы на этих уровнях, проводятся необходимые проверки и испытания оборудования и систем. И уже после этого приступим к опытно-промышленной эксплуатации. Планируется, что к лету 2022 года второй энергоблок уже будет включен в сеть.

С 10 июня 2021 года введен в эксплуатацию энергоблок №1. Одним из основных вопросов является не только эксплуатация этого блока, но и планирование ремонтных работ. Планово-предупредительный ремонт - это ежегодная плановая процедура, проводимая на энергоблоках АЭС с целью поддержания стабильного рабочего состояния оборудования для гарантированной безопасной выработки электроэнергии. Сегодня уже определено, как будут распределяться объемы таких работ и кто будет их выполнять на БелАЭС. Мы в плотном контакте с "Росатомсервисом" - это организация "Росатома", которая выполняет за пределами Российской Федерации ремонтные работы, поставляет для них оборудование. Наше наладочное предприятие "Белэнергоремналадка" будет выполнять работы на АЭС вне ядерного острова, в частности в турбинном отделении, на химводоочистке, на вспомогательном оборудовании.

Те компетенции, которые приобретаются белорусскими организациями, позволяют уже сегодня под эгидой российских компаний выполнять работы на атомных станциях в других странах. Так что атомная станция дает не только электроэнергию, но и возможность нашим предприятиям выходить на новые рынки, завоевывать их. Атомная энергетика - это наше настоящее и будущее.

- Безусловно, для сбалансированной работы белорусской энергосистемы важно в любой момент времени поддерживать равенство вырабатываемой и потребляемой электрической энергии с учетом внешних возможных торговых обменов, то есть с учетом импорта либо экспорта электроэнергии. Развитая системообразующая сеть 220-750 кВ энергосистемы страны способна обеспечить передачу электроэнергии, выработанной на любой крупной электростанции в соответствующие районы с высоким уровнем потребления. Проект по строительству атомной станции сопровождался реализацией схемы выдачи мощности данной электростанции, которая представляет собой семь высоковольтных линий электропередачи 330 кВ, было построено более 1 тыс. км электрической сети, введены в работу новые и реконструированные распределительные подстанции. Поэтому можно говорить, что электроэнергия, выработанная на АЭС, может быть доставлена в любой регион страны.

Структуру генерации белорусской энергосистемы до ввода атомной станции представляли в основном теплоэлектроцентрали, предназначенные в первую очередь для отпуска тепловой энергии и теплоснабжения нашего населения и промышленного сектора, а также конденсационные энергоисточники. Небольшую долю в энергосистеме занимали возобновляемые источники электрической энергии (в основном гидро-, солнечная и ветрогенерация), хотя они имели в последние годы тенденцию для развития.

Все виды генерации обладают определенной специфичностью. Теплоэлектроцентрали работают в основном зимой, потому что именно в этот период наблюдаются высокие тепловые нагрузки. Конденсационные энергоисточники работают в основном в летний период. Что касается возобновляемых источников энергии, то это слаборегулируемая, плохо прогнозируемая генерация ввиду того, что существует жесткая зависимость от скорости ветра, от продолжительности светового дня. Хотя и в этом направлении есть современные подходы и технические средства, реализуемые посредством дооснащения энергоисточников, работающих на ВИЭ накопителями электрической энергии. На текущий момент это достаточно дорогая технология, но есть позитивная тенденция по ее удешевлению. Если эта технология будет доступна экономически, то в будущем все наши возобновляемые источники энергии должны оснащаться накопителями электроэнергии - тогда будет устранен основной недостаток этого вида генерации.

Специфичность блоков АЭС заключается в том, что рекомендуемый режим работы данного оборудования - это базовая нагрузка. То есть необходимо минимизировать случаи привлечения атомной станции к регулированию суточного графика нагрузки. Уровень потребления в ночные часы составляет порядка 65-70% от потребления в пиковые дневные часы. Соответственно, необходимо решать проблему неравномерности суточного графика потребления для того, чтобы сохранялся баланс в энергосистеме как в ночные, так и в дневные часы.

Для этих целей параллельно с проектом по строительству атомной станции реализуются мероприятия по ее интеграции в баланс энергосистемы. В первую очередь, это строительство электрических котлов на 20 объектах нашей энергосистемы (ТЭЦ энергосистемы и котельные) суммарной мощностью 916 МВт. Они предназначены как раз для того, чтобы работать в ночные периоды, когда недостаточно высокий уровень электрического потребления - чтобы его увеличить и обеспечить выработку необходимого объема тепловой энергии. Это мероприятие уже активно используется в этом году и позволяет энергоблоку АЭС работать с номинальной нагрузкой.

Второй важный момент - энергоблоки БелАЭС достаточно крупной мощности. Таких блоков в нашей энергосистеме до нынешнего времени не было. Самыми крупными энергоблоками, работающими на газе, были блоки класса 427 МВт - парогазовые. А энергоблок БелАЭС - 1170 МВт.

В любой момент для надежности электроснабжения потребителей необходимо иметь резервные мощности, чтобы в случае внеплановых режимов работы энергоблока атомной станции наши потребители не ощущали недостатка в электрической энергии. С учетом этого в энергосистеме в настоящее время реализуются проекты по созданию так называемой быстрой генерации - пиково-резервные энергоисточники, которые из любого своего теплового состояния в течение 15 минут способны включиться в сеть и выходить на номинальную мощность. Эти проекты предусматривают строительство пиково-резервных источников на четырех площадках энергосистемы - Новополоцкая ТЭЦ, Лукомльская ГРЭС, Минская ТЭЦ-5 и Березовская ГРЭС. Суммарная мощность - 800 МВт. Проекты должны быть реализованы в следующем году. Они позволят обеспечить сбалансированный надежный режим работы всей белорусской энергосистемы.

- Во-первых, до ввода атомной станции в эксплуатацию наша энергосистема с точки зрения топливного баланса на более чем 95% работала на природном газе для выработки электроэнергии. Поэтому первой задачей, конечно же, была диверсификация видов используемого топлива. После ввода двух энергоблоков атомной станции нам удастся заместить порядка 4,5 млрд куб.м газа в годовом разрезе. Два блока будут вырабатывать около 18 млрд кВт.ч электрической энергии ежегодно.

Во-вторых, ввод атомной станции позволит удовлетворить растущую потребность в электрической энергии в стране. Уже в текущем году мы видим достаточно серьезный темп роста потребления - 5,5%. Он наблюдается как в бытовом секторе, то есть населением, так и в различных отраслях промышленности. По итогам этого года мы выйдем на уровень, превышающий 40 млрд кВт.ч потребления. Прирост будет составлять около 2 млрд кВт.ч. В дальнейшем, с учетом принятых стратегических документов, мы ожидаем значительного прироста уровня электропотребления. Он будет реализован за счет широкого использования электроэнергии для технологических целей, отопления, зарядки электромобильного транспорта и так далее.

В третьих, строительство АЭС позволит осуществить обновление основных фондов энергосистемы - создаст возможности для вывода из эксплуатации оборудования, отработавшего свой ресурс. А это надежность и экономичность удовлетворения спроса на электроэнергию.

Безусловно, атомная электростанция также позволяет в определенной степени нивелировать резко переменные тенденции, которые мы наблюдаем в последнее время на рынках газа и угля.

Белорусская энергосистема работает синхронно в рамках объединения стран СНГ и Балтии на текущий момент. Имеем достаточно мощные электрические связи с тремя энергосистемами - в первую очередь с энергосистемой России, а также Украины и Литвы. Синхронная работа в рамках такого большого энергетического объединения, особенно с учетом подписанных стратегических документов по созданию общих энергетических рынков как Союзного государства, так и Евразийского экономического союза, позволяют нам говорить о возможностях реализации своего экспортного потенциала, и этому будет способствовать ввод двух энергоблоков Белорусской атомной станции.

В ноябре 2020 года первый энергоблок был впервые включен в сеть. К концу 2021 года выработка электроэнергии уже достигла 6 млрд кВт.ч.

- Атомная энергетика включает в себя не только АЭС, но и инфраструктуру, в том числе ядерной и радиационной безопасности, так как безопасность - приоритет №1 в этой сфере. Центральное звено такой инфраструктуры - регулирующий орган с необходимыми компетенциями, полномочиями, возможностями для проведения надзора, лицензирования, экспертизы безопасности с привлечением ученых.

К инфраструктуре относятся и система подготовки кадров, система научной поддержки, которая нужна и регулирующему органу, и атомной электростанции. Мы должны сделать все, чтобы эта сфера была привлекательной для молодежи, причем молодежи с пониманием культуры безопасности.

Для развития инфраструктуры актуальны и другие вопросы, включая участие в глобальном режиме безопасности. Это конвенции, соглашения, двустороннее и многостороннее взаимодействие с регулирующими органами других стран (оценочные миссии, партнерские проверки). У МАГАТЭ есть целый набор, инструментарий этих оценочных миссий, их несколько десятков. Из всего набора есть те, которые МАГАТЭ рекомендует странам-новичкам. Беларусь приняла все рекомендуемые миссии. Они запрашиваются в добровольном порядке, страна сама решает, приглашать или нет, в какой срок позвать, так что мы пошли на это сознательно. Мы делаем большую ставку на результаты оценочных миссий МАГАТЭ с точки зрения дальнейшего развития инфраструктуры регулирования ядерной и радиационной безопасности. С одной стороны, миссии подтверждают, что эта инфраструктура у нас создана и работает. С другой - безопасности много не бывает, поэтому нужны постоянные усилия по совершенствованию. И мы используем выводы оценочных миссий для проведения этой работы.

Важную роль играет также развитие в стране ядерного права. Рано или поздно страны-новички приходят к тому, что у них формируется набор базовых документов - законы, указы, постановления правительства, технические нормативные правовые акты, которые оформляются в отдельную отрасль права. Сейчас у нас разрабатывается закон о регулировании безопасности при использовании атомной энергии, предстоит работа, касающаяся вопросов обращения с радиоактивными отходами. Мы учитываем новые документы МАГАТЭ, новые требования к безопасности, которые диктует время.

- Атомная энергетика - область очень высоких технологий, которые пришли в нашу страну, останутся в ней и будут развиваться. Белорусская АЭС способствует развитию национальной ядерной инфраструктуры Беларуси, новых для Беларуси компетенций в области ядерных и радиационных технологий. Появление масштабной ядерной генерации энергии - импульс для дальнейшего внедрения новых технических решений в энергетике, промышленности и других отраслях экономики, инновационных направлений в науке и образовании. Появились и несомненно будут реализованы дополнительные возможности для создания современных энергоемких производств. Введение в энергобаланс страны АЭС стало важным стратегическим решением, шагом в будущее, в котором ядерная генерация будет основным средством преодоления глобального энергетического кризиса.

- Объединенный институт энергетических и ядерных исследований - "Сосны" давно работает над проблемами обеспечения эффективной и безопасной эксплуатации ядерных реакторов и оборудования АЭС. Ведется постоянная работа по указанной тематике как фундаментального характера по госпрограммам научных исследований, так и прикладные разработки в рамках мероприятий по научному сопровождению развития атомной энергетики в Беларуси, которые реализуются с 2009 года, когда было принято решение о строительстве АЭС. В настоящее время прикладные исследования и разработки выполняются в соответствии с подпрограммой по научному обеспечению эффективной и безопасной работы Белорусской АЭС в течение всего ее жизненного цикла и перспективным направлениям развития атомной энергетики госпрограммы "Наукоемкие технологии и техника" на 2021-2025 годы. К работам привлечены другие научные учреждения Национальной академии наук, организации МЧС, Минздрава, Минприроды. Основные цели проводимых исследований - разработка и внедрение научно-технических предложений по оптимизации технологических процессов, повышающих ядерную, радиационную и экологическую безопасность, физическую защиту, эффективность объектов использования атомной энергии, а также решение задач, выходящих за рамки генерального контракта на сооружение Белорусской АЭС (например, захоронение радиоактивных отходов, обращение с отработавшим ядерным топливом).

Институт имеет соответствующую лицензию МЧС и является ведущей научной организацией в стране, обеспечивающей экспертизу проектной документации нашей станции на соответствие требованиям ядерной и радиационной безопасности. Это очень важно, проводится тщательная экспертиза проектной и эксплуатационной документации на этапах размещения, строительства, ввода в эксплуатацию энергоблоков атомной станции. Проект АЭС у нас российский. Наши законодательные и нормативные требования в области обеспечения ядерной и радиационной безопасности имеют в ряде случаев существенные отличия. Поэтому понадобилась длительная работа по адаптации технических решений, которые были приняты в базовом российском проекте АЭС-2006 применительно к конкретным условиям Белорусской АЭС, белорусскому законодательству. Проводилась серьезная работа и по результатам деятельности наших экспертов: не просто изменялась структура и содержание документов, а принимались соответствующие технические решения. В проектную документацию вносились изменения для адаптации к белорусским нормативным требованиям, которые, кстати, очень жесткие в плане обеспечения радиационной безопасности, жестче, чем российские. У нас культура радиационной безопасности в стране высока после аварии на Чернобыльской АЭС. Например, у нас граница отнесения отходов к радиоактивным значительно ниже, чем в России. Это тоже потребовало доработки проекта.

- Учеными нашего института выполнены работы по совершенствованию методов измерения содержания радионуклидов в радиоактивных отходах и технологических средах АЭС, предложены методы очистки жидких радиоактивных отходов с использованием природного минерального сырья и материалов отечественного производства, а также изучена возможность модернизации для этих целей сорбентов, мембран и фильтров белорусского производства. Выполнены модификация и оптимизация рецептур и технологий дезактивации оборудования и помещений АЭС, разработаны полимерные композиционные рецептуры для "сухой" дезактивации и растворы для ультразвуковой дезактивации, рекомендации по проведению комплексной дезактивации оборудования и помещений АЭС.

Для повышения безопасности хранения радиоактивных отходов развивается методология оценки безопасности, разрабатываются математические модели и вычислительные программы, позволяющие производить расчеты процессов миграции радионуклидов из системы захоронения в геосферу через внутренние, внешние инженерные и природные барьеры приповерхностных хранилищ радиоактивных отходов.

С привлечением компетентных российских организаций разрабатывается техническая концепция для создания объектов изоляции радиоактивных отходов, которые будут образовываться в процессе эксплуатации и вывода из эксплуатации Белорусской АЭС. Выполняются исследования, необходимые для сооружения пункта захоронения радиоактивных отходов, разработаны рекомендации по созданию системы защитных барьеров. Сооружение этого пункта позволит изолировать радиоактивные отходы АЭС и предотвратить их возможное негативное влияние на окружающую среду. Результаты этих работ стали основой для подготовки предпроектной (прединвестиционной) документации для планируемого сооружения объекта изоляции отходов.

Выполняется анализ вариантов обращения с высокоактивными отходами, образующимися в результате планируемой переработки в России отработавшего ядерного топлива Белорусской АЭС, на основе которого разрабатываются рекомендации по заключительной стадии топливного цикла АЭС.

- Сегодня перед наукой стоят новые задачи по обеспечению безопасной и эффективной работы атомной энергетики, развитию ядерных и радиационных технологий в нашей стране. Мы считаем, что для этого необходима адекватная научно-экспериментальная и производственная база с многоцелевым исследовательским ядерным реактором. Вокруг него должен формироваться национальный Центр ядерных исследований и технологий, в котором будет осуществляться широкий спектр научных и прикладных работ. Сейчас в Национальной академии наук ведутся активные работы по проработке вопросов создания такого центра. НАН Беларуси и госкорпорация "Росатом" обсуждают строительство исследовательского ядерного реактора на базе Объединенного института энергетических и ядерных исследований - "Сосны". Эта работа достаточно длительная, ведется с 2015 года. В 2017 году подписан соответствующий меморандум по сотрудничеству. К настоящему времени уже разработаны основные технические требования к центру и его многоцелевому исследовательскому реактору. Готовится соглашение между правительствами Беларуси и России о сотрудничестве в создании этого центра, прорабатывается возможность создания совместного предприятия НАН Беларуси и "Росатома". Считаем, что такой центр, безусловно, необходим в нашей стране для развития высоких технологий и инновационных направлений в науке и образовании.