АЕС на мінімалках: чим поможуть Україні мобільні реактори

16 листопада президент Володимир Зеленський розповів в інтерв’ю українським журналістам, що держава будуватиме альтернативну систему забезпечення електроенергією, яка базуватиметься на малих модульних реакторах. Нижче спробуємо пояснити, що мав на увазі голова держави. Але одразу застережемо: на реалізацію задуму доведеться чекати щонайменше кілька років. І навіть після цього нові джерела генерації не стануть альтернативою чинній енергосистемі, радше – її доповненням.

Проєкт «Фенікс»

Заяві Володимира Зеленського передували переговори міністра енергетики України Германа Галущенка та спеціального представника президента США з питань клімату Джона Керрі під час недавньої 27 Кліматичної конференції ООН у Єгипті. За їх підсумком Україна й погодилася на пропозицію Сполучених Штатів про будівництво на своїй території малих модульних ядерних реакторів (SMR – в англомовному вжитку) за технологією компанії NuScale (Портленд, штат Орегон). На єгипетській конференції Керрі оголосив і про старт масштабного проєкту «Фенікс», спрямованого на заміну вугільних електростанцій у Центральній та Східній Європі саме такими модульними реакторами. Синхронно з’явилася й офіційна заява Білого Дому, де вперше публічно було вжиту цю назву.  

Проєкт «Фенікс» –  це цілковито нова американська ініціатива, яка ставить за мету зменшити викиди вуглецю в атмосферу. Наскільки саме не повідомляється, бо це напряму залежить від масштабів розгортання SMR-технологій. Проте шлях до мети лежить через закупівлю й використання новітнього американського обладнання. Настільки новітнього, що жоден модульний реактор у комерційному форматі ще не працює. Усі вони існують суто в експериментальному полі.

Україна стала третьою державою в центральноєвропейському регіоні, яка готова співпрацювати з NuScale, після Румунії і Польщі. Румунська компанія Nuclearelectrica, що є оператором єдиної румунської АЕС Чернаводе, уклала угоду про партнерство ще 2019 року. Планується, що NuScale розгорне у Румунії електростанцію у складі 6 модульних реакторів загальною потужністю 462 МВт у  2027/2028 рр. А отже навряд чи в Україні ці технології стартують раніше. У лютому 2022-го договір про співпрацю NuScale підписала і в Польщі, з місцевим виробник міді та срібла KGHM Polska Miedz. Тут передбачено запустити в експлуатацію першу електростанцію у 2029 році. І складатиметься вона загалом із 12 модулів, а перша черга – з 4 модулів. Естонська Fermi Energia має намір запустити перший SMR у країні у 2031 році. Але там ще повноцінної угоди не укладено. Підписано лише меморандум про наміри з NuScale.

Скільки модулів готова встановити Україна, невідомо. Скоріш за все, і в самій НАЕК «Енергоатом» ще не знають точної цифри, оскільки сторони тільки на початку шляху. Але для того, щоб замістити, до прикладу, потужності одного енергоблоку традиційних українських АЕС найпоширенішого типу ВВЕР-1000 потрібно 15-20 таких малих реакторів. Тому в осяжному майбутньому частка малих реакторів у генерації України навряд чи досягне бодай 10%. 

Хоч із позиції виробника SMR: чим більше їх буде, тим краще. Адже тільки десятки нових модулів, запущених в експлуатацію, здатні дати кумулятивний ефект. І в сенсі зменшення викидів, і в сенсі окупності. Саме за рахунок масштабування виробництва NuScale із партнерами сподівається суттєво знизити початкові інвестиційні затрати на будівництво модульних реакторів, а відтак і здешевити собівартість електроенергії, яку вони генеруватимуть. Крім того, модулі потенційно зможуть, окрім електроенергії, виробляти й похідні продукти – як-от аміак чи водень. Але поки що цей ядерний стартап є дотаційним  і живиться а рахунок грошей інвесторів та уряду США. Логічно, що вони прагнуть повернути вкладення.

Вашингтонський фаворит

Технології SMR не є аж таким суперновим словом у науці й техніці. Ними у тому чи іншому вигляді вже понад десяток років займаються у Китаї, Росії, Індії; та й декілька компаній зі Сполучених Штатів працюють у цьому напрямку. Проте саме NuScale просунулася якнайдалі. Вона єдина поки що отримала від Комісії з ядерного регулювання США схвалення на комерційне використання своїх модульних реакторів потужністю 50 МВт (а тепер чекає аналогічного дозволу на 77-мегаватний агрегат). Крім того, вона ж уже залучила на свої розробки понад 200 млн USD субсидій від американського Міністерства енергетики. Ці субсидії стосуються насамперед запуску в експлуатацію  12 SMR у штаті Айдахо, що має відбутися у 2026-2027 роках. Але й у завоюванні європейського ринку NuScale, схоже, небезуспішно, сподівається на фінансову підтримку від Білого Дому.

Секрет такого приязного ставлення з боку влади може полягати в тому, що основним акціонером NuScale є американська багатопрофільна корпорація Fluor. Її вартість активів перевищує 7 млрд USD. Її базова спеціалізація – будівництво. Вона ж належить до числа найбільших підрядників Білого дому. Корпорація, наприклад, отримала контракт на 1,1 млрд USD на відновлення інфраструктури Іраку після операції «Буря в пустелі». Вона будувала новий міст через затоку Гудзон у Вашингтоні у 2012-2018 роках, а також ракетні майданчики для Пентагону у Каліфорнії. Також Fluor була найбільшим постачальником робіт та послуг для армії США в Афганістані. Загальний обсяг її афганських контрактів за 2016-2021 рр. перевищив 3 мільярди USD. Слід зауважити, що серед інвесторів NuScale є й низка інших потужних американських бізнесів (Ares Corp., Enercon Services, Sargent & Lundy тощо). Але Fluor потратилася найбільше, уже вклавши у проєкт приблизно 0,5 мільярда USD.

Повномасштабна війна в Україні несподівано відкрила для NuScale додаткові можливості для просування свого продукту. Росія зараз цілеспрямовано руйнує українську енергетичну галузь – як передавальні вузли, так і безпосередню генерацію. Коли почнеться відбудова у рамках умовного «плану Маршалла для України», реновація енергосистеми стоятиме на одному з перших місць. А тут уже попередня угода про SMR укладена. Варто зазначити, що NuScale не першою звернулася до Києва з проєктом модульних реакторів. Ще у 2019 році подібну ідею презентував «Енергоатому» й Кабінету Міністрів інший великий американський гравець у сфері енергосервісу – Holtec. Але тоді гострої необхідності в тому Київ не відчував, обіцяв подумати і думав довго. Нині ж NuScale впевнено перехопив ініціативу.

Плюс на мінус

Зрештою, для пересічних споживачів енергії не стільки важливо, хто там кого лобіює, як те, чи буде енергія з нового джерела надійною, безпечною і недорогою. З цього приводу у світі теж є різні міркування. Тому дещо детальніше розглянемо потенційні переваги і недоліки. З конструкційного погляду змонтувати один чи навіть кілька SMR значно простіше і швидше, ніж будь-яку традиційну електростанцію. За своїми параметрами 77-мегаватний модуль від NuScale – це циліндричний  реактор заввишки 23 м і діаметром 4,5 м, поміщений у захисну оболонку і розташований у наповненому водою басейні зі сталевим футеруванням під землею. У разі втрати живлення він автоматично вимикається та охолоджується, і при цьому використовує порівняно невеликий запас води. Крім того, конструкція реактора NuScale дає змогу обходитися звичайною, а не «важкою» водою, і вимагає значно менше запобіжних чи резервних насосів, трубопроводів, резервуарів, генераторів тощо, аніж великі реактори.  

Ідеальним майданчиком для монтажу SMR у NuScale вважають територію старих теплових електростанцій, які поступово виводитимуться з експлуатації, згідно з європейською «зеленою доктриною». Проте розмістити їх можна і в будь-якому іншому місці, що відповідає вимогам техногенної та експлуатаційної безпеки. Такі модулі можуть працювати як на загальну енергомережу країни, так і автономно, живлячи певне місто чи конгломерат населених пунктів.

Тепер щодо зниження емісії парникових газів. Згідно з твердженнями NuScale, завдяки роботі майбутнього комплексу SMR у Румунії країна зменшить річні викиди CO₂  на 3 млн т, тобто приблизно на 4% від нинішнього рівня. Для Польщі ефект буде дещо меншим, бо сусідня держава є одним з європейських антилідерів за вуглецевими викидами. Їх щорічний обсяг сягає майже 300 млн т (Україна і та до повномасштабної війни забруднювала атмосферу менше). Так-от, після запуску в експлуатацію усіх 12 модульних реакторів від NuScale польські викиди мали б знизитися на 8 млн т на рік. Тобто це 2-3%. Дрібниця, та все ж корисно. Якщо ж говорити про ризики радіоактивного забруднення, то рівень захисту SMR відповідає рівневі на традиційних атомних електростанціях. А відносно невеликі розміри ядерних реакторів дають підстави сподіватися, що навіть у разі аварій негативні наслідки будуть істотно меншими, ніж, наприклад, у Чорнобилі чи Фукусімі. 

До екологічного підмішується й геополітичний нюанс. Перехід на технології SMR у довготерміновій перспективи до певної міри підриває позиції «Росатому» в Центральній Європі. В Україні, Чехії, Словаччині, Угорщині, Болгарії досі на АЕС працюють реактори радянського типу, які потребують російського урану, обладнання, сервісних послуг. Американський проєкт «Фенікс» пропонує державам регіону зменшення цієї залежності й технологічну альтернативу. Для України це особливо актуально.

Найбільш слабким місцем у пропозиції NuScale є вартість обладнання і собівартість електроенергії, яку продукуватимуть модульні реактори. Бо на них нема поки що конкретних доказових відповідей. Затрати на будівництво комплексу в Айдахо компанія оцінює у 2,9 млрд USD – мається на увазі всі 12 модулів. Грубо кажучи, один SMR мав би обійтися у 250 млн USD. Але це не зовсім так. Бо тут спрацьовує принцип «Гуртом дешевше». Найбільше інвестицій вимагає підготовка проєкту й будівництво першого модуля. Додавання наступних на тому самому майданчику – дешевше. Крім того, як показує світовий досвід будівництва нових енергоблоків великої потужності на традиційних АЕС, інвесторам майже ніколи не вдається вписатися у початковий кошторис. Інколи його величина зростає в рази. Тому не факт, що задекларовані 2,9 млрд USD – це остаточна цифра.    Так само частина аналітиків ставить під сумнів і собівартість електроенергії, на яку очікує NuScale – 65 USD за МВт/год. За її оцінками, це у 2-3 рази дешевше, ніж на великих АЕС. Проте існують і незалежні звіти, які стверджують наведена американським виробником модулів собівартість, м’яко кажучи, занадто оптимістична. У 2016 р. британська консалтингова компанія Atkins у звіті для урядового департаменту бізнесу, енергетики та промислової стратегії припускала, що електроенергія з першого SMR у Великобританії буде на 30% дорожчою, ніж згенерована великими реакторами. У той же час схоже дослідження в Австралії проводив консорціум WSP/Parsons Brinckerhoff. Він дійшов висновку, що витрати на МВт-год. електроенергії від NuScale на 22% вищі, ніж у великих АЕС (161 USD проти 132 USD).

Авжеж, з того часу минуло 6 років, і NuScale удосконалила свої технології, а реактори зробила потужнішими. Але покладатися суто на її оцінки, без альтернативної експертизи, було б занадто легковажно. Навіть якщо припустити, що уряд США допоможе з фінансуванням при будівництві перших SMR в Україні, платити за вироблену ними електроенергію доведеться українським споживачам.

Ярослав Ярош