Атомный взлет

Анна Догуаб
Обозреватель журнала
«Энергетическая политика»
Е-mail: anna.gorshik@yandex.ru

Спрос на вырост

Рост численности населения в мире, развитие промышленности, тотальная цифровизация, все более активная электрификация городов, бурный рост центров обработки данных, переход на электро­транспорт – все это приводит к неизбежному росту спроса на электроэнергию. По оценке Международного энергетического агентства (МЭА), за последние 10 лет потребление именно электроэнергии росло в 2 раза быстрее, чем спрос на энергию в целом. И эта тенденция продолжится в среднесрочной перспективе.
Согласно последнему обзору МЭА World Energy Outlook 2024, до 2050 г. при любом сценарии развития мировой экономики спрос на электроэнергию в мире удвоится. Причем это будет происходить вне зависимости от тенденций климатической повестки, изменений геополитических условий или темпов роста мировой экономики. Этот вектор, скорее, обусловлен общим развитием социума и ростом благосостояния населения, даже в беднейших странах мира.
В базовом сценарии прогноза (Stated Policies Scenario), который основывается на реализуемых мерах в энергетике и промышленности, а также неизменности климатической политики, мировой спрос на электроэнергию вырастет с 26 000 ТВт·ч в 2023 г. до 50 000 ТВт·ч к 2050 г. В 2023–2035 гг. прирост в среднем будет составлять 1000 ТВт·ч в год. В сценарии объявленных обязательств (Announced Pledges Scenario) спрос на электроэнергию вырастет ровно в 2 раза, а в сценарии «чистого нуля» выбросов парниковых газов (Net Zero Emissions by 2050 Scenario) – в более чем 2,5 раза.
Рост потребления электроэнергии будет идти неравномерно по странам и континентам и будет постоянно подталкиваться так называемым эффектом отложенного спроса со стороны развивающихся стран, пытающихся подогнать свою экономику и уровень жизни населения под стандарты более развитых стран.
Сейчас США потребляют примерно 14 000 кВт·ч в год на человека, Китай – порядка 5000–6000 кВт·ч в год на человека, потребление электроэнергии в быстроразвивающихся, догоняющих экономиках Южной и Юго-­Восточной Азии существенно меньше. В Индии, Индонезии и Вьетнаме оно составляет в среднем только 1000–2000 кВт·ч в год на человека, однако уже через 10–15 лет спрос на электроэнергию в этих южноазиатских странах может вырасти в 3–5 раз.
Одновременно под давлением климатической повестки будет меняться и структура потребления электроэнергии. Доля нефти, газа и угля так или иначе будет снижаться, хотя этот процесс будет идти достаточно неравномерно. А доля атомной электроэнергии и ВИЭ, наоборот, расти.

Работаем надежно 24/7

Уже сейчас, согласно отчету Всемирной ядерной ассоциации (World Nuclear Association – WNA), доля атомной промышленности в мировом производстве электроэнергии составляет 9% или 2602 млрд кВт·ч. К 2050 г. этот показатель может вырасти до 12%.
По оценке экспертов МАГАТЭ, которую они приводят в своем прогнозе развития атомной промышленности до 2050 г., при реализации низкого сценария развития мощности АЭС вырастут на 23%: с 371 ГВт в 2023 г. до 458 ГВт в 2025 г. В высоком сценарии ожидается, что к 2050 г. общая мощность ядерных реакторов в мире увеличится уже более чем в 2 раза и достигнет 890 ГВт.
В следующем году прогнозы МАГАТЭ могут быть пересмотрены в сторону еще большего увеличения доли атомной генерации на фоне появления в разных государствах новых планов по строительству АЭС. Так, в ноябре этого года США опубликовали дорожную карту по развитию атомной промышленности в стране до 2050 г. под названием «Безопасное и ответственное расширение ядерной энергетики США: цели развертывания и план действий». Согласно документу, страна планирует в 2050 г. увеличить в 3 раза мощности АЭС с текущих 100 ГВт до 300,6 ГВт.
Такой взрывной рост спроса на атомную генерацию объясним. АЭС – это наиболее надежный и постоянный источник недорогой электроэнергии, вырабатываемой равномерно в течение 24 часов 7 дней в неделю, который не зависит от погоды, уровня воды в водохранилищах и пиковых нагрузок. Атомные станции наиболее оптимально вписываются и в климатическую повестку, поскольку не производят выбросов парниковых газов. Фактически среди так называемых «чистых» источников энергии атомная генерация занимает 2 место в мире, уступая лишь гидроэнергетике.
По данным WNA, в 2023 г. ядерные реакторы помогли снизить глобальную эмиссию парниковых газов в атмосферу на 2,1 млрд т. Это больше, чем годовые выбросы любой отдельной страны в мире, кроме Китая, США и Индии. Если перенести этот показатель на всю историю атомной промышленности за последние 50 лет, то, по данным МЭА, использование АЭС позволило предотвратить около 70 млрд т выбросов углекислого газа.

«Зеленая» энергия де-факто и де-юре

Преимущества атомной промышленности стали очевидны в 2020–2021 гг., когда на фоне роста спроса на электроэнергию при одновременно очень безветренной погоде по всей территории Европы начались сбои в работе энергосистем, завязанных на ветровых электростанциях. Уже в феврале 2022 г. Еврокомиссия подготовила документ под названием «Таксономия ЕС» – классификация видов экономической деятельности с точки зрения их соответствия требованиям перехода к безуглеродной экономике. В этом документе ЕК классифицировала атомную энергетику как переходный «зеленый» источник энергии до 2045 г., способствующий переходу к безуглеродной экономике.

«Принимая во внимание научные оценки и текущий технологический прогресс, Еврокомиссия считает, что существует роль для частных инвестиций в газовую и атомную энергетики в переходный период. Избранные виды атомной и газовой энергетик соответствуют климатическим и природным целям ЕС и позволят ускорить переход от наиболее грязных видов энергетики, таких как угольная генерация, к климатически нейтральному будущему, по большей части основанному на возобновляемых источниках энергии», – говорится в документе.
Кроме того, отмечают эксперты МАГАТЭ, такой шаг Еврокомиссии обусловлен и ростом новых технологий в атомной промышленности, повышающих эффективность и удобство использования «чистой» энергии в больших объемах. «Меняющийся энергетический ландшафт, а также твердая приверженность мерам по защите климата и более пристальное внимание к энергетической безопасности заставили ряд государств – членов ЕС пересмотреть свою политику в отношении ядерной энергетики и принять решения о продолжении эксплуатации существующих реакторов и строительстве новых ректоров поколения III/III+. Кроме того, все большее число стран демонстрируют рост интереса к разработке малых модульных реакторов и их применению как в энергетических, так и неэнергетических целях», – говорится в прогнозе развития атомной промышленности, подготовленном специалистами МАГАТЭ в конце 2023 г.

Новый потребитель

В 2024 г. проявился еще один важный фактор, подталкивающий развитие атомной энергетики – тотальная цифровизация промышленности и банковской сферы, которая потянула за собой массовое создание центров обработки данных, необходимых в том числе для развития систем искусственного интеллекта.
Согласно исследованию Enverus Intelligence Research, потребление электричества ЦОДами вырастет с 2023 по 2030 гг. примерно на 14 ГВт. По еще более оптимистичной оценке Goldman Sachs, к 2030 г. спрос на электроэнергию в центрах обработки данных вырастет на 160%.
«В настоящее время центры обработки данных по всему миру потребляют 1–2% от общего объёма электроэнергии, но к концу десятилетия этот процент, вероятно, вырастет до 3–4%. В США и Европе этот возросший спрос будет способствовать такому росту потребления электроэнергии, которого не было уже несколько поколений», – отмечают аналитики Goldman Sachs в своем отчете за 2023 г.
Главными потребителями станут ЦОДы, ориентированные на работу с искусственным интеллектом, поскольку для одного запроса в ChatGPT требуется 2,9 Вт·ч электроэнергии по сравнению с 0,3 Вт·ч для поиска в Google. По оценкам Goldman Sachs Research, в период с 2023 по 2030 гг. общее увеличение энергопотребления центрами обработки данных за счёт ИИ составит порядка 200 ТВт·ч в год. «К 2028 г., по прогнозам наших аналитиков, ИИ будет обеспечивать около 19% энергопотребления центров обработки данных», – говорится в отчете.
В результате в мире сформировался новый крупный потребитель, требующий не просто электроэнергии, а равномерной и постоянной выработки. Это подтолкнуло крупнейших операторов центров обработки данных вой­ти в коллаборацию с атомными энергетическим компаниями.

В марте Talen Energy заключила сделку по поставке атомной электроэнергии под системы искусственного интеллекта компании Amazon. В сентябре Сonstellation Energy и Microsoft договорились перезапустить к 2028 г. закрытую 45 лет назад АЭС Three Mile Island в США для поставки электроэнергии ЦОДам для ИИ. В октябре Google подписал соглашение с атомной компанией Kairos Power о строительстве 6–7 малых модульных реакторов суммарной мощностью 500 МВт. Договор Google и Kairos стал первым в мире долгосрочным соглашением на строительство и поставку электроэнергии сразу с нескольких атомных реакторов. И, как признает сам Google, возможно, электроэнергия малых энергоблоков будет стоить дороже, чем у крупных АЭС, однако это соглашение позволит ускорить разработку таких реакторов и избежать риска дефицита электроэнергии.

А строить кто будет?

Взлет спроса на ядерную энергию (в том числе со стороны новых потребителей) поднял вопрос о том, а собственно какие компании и какие страны на сегодняшний день способны строить современные и безопасные атомные электростанции?
Большинство стран – лидеров атомной отрасли предпочитают идти по принципу модернизации и продления сроков эксплуатации уже построенных АЭС (рис. 1). Так, во Франции доля АЭС в энергобалансе страны достигает почти 70%, при этом более 71% реакторов уже давно изношены. В декабре этого года французская EDF сообщила о подключении к сети первого за последние 25 лет атомного реактора Flamanville 3, который был запущен с отставанием по графику на 12 лет.
Аналогичная ситуация наблюдается и в США, где доля старых АЭС, введенных в эксплуатацию в конце 1970‑х – начале 1980‑х гг. превышает 80%. Только в прошлом году впервые за 8 лет и также со срывом графика был введен третий энергоблок атомной электростанции «Вогтль».

Япония в прошлом году приняла закон, который предлагает бессрочную эксплуатацию АЭС вместо принятых ранее 60 лет. Согласно новому законодательству, атомные реакторы должны проходить проверку в первый раз через 30 лет после ввода в эксплуатацию, а потом каждые 10 лет.

Между тем под давлением растущего спроса на электроэнергию появляется все больше и больше новых стран, готовых заняться развитием атомной энергетики. Так, Объединенные Арабские Эмираты, основу экономики которых составляет добыча нефти, в 2020 г. ввели свою первую атомную станцию «Барака» мощностью 5,6 ГВт, что обеспечило 25% спроса на электроэнергию внутри региона. Свои первые атомные станции строят Египет, Бангладеш, Турция, о возведении ядерных блоков задумались Казахстан и Узбекистан. В Австралии идут ожесточенные споры о возможности строительства первой АЭС на континенте.
Создать атомную промышленность в стране с нуля крайне сложно. Это требует формирования нормативно-­правовой базы, мобилизации большого количества финансовых, технических и материальных ресурсов, подготовку специалистов, создание инфраструктуры, налаживание новых международных экономических связей, формирование пула надежных поставщиков оборудования и сырья для будущего завода. На сегодняшний день лишь ограниченное количество участников способно выступить экспортерами технологий строительства и эксплуатации АЭС.

Мир «Росатома»

Крупнейшим в мире игроком на атомном рынке является госкорпорация «Росатом». Ее доля в экспорте технологий АЭС достигает почти 90%. На текущий момент «Росатом» возводит 22 энергоблока в 7 странах мира, всего же в портфеле корпорации 33 возведенных атомных блока в 11 странах.
«В чем наша сила в работе на экспорт? В том, что мы никогда не предлагаем и не продаем просто станцию. Мы продаем образ жизни – начиная с подготовки кадров, создания атомной инфраструктуры, оказания помощи стране в реализации законодательных инициатив, заканчивая подготовкой персонала. Мы работаем с научными организациями, с академиями наук стран-­партнеров, сотрудничаем с гражданским обществом, парламентом, неправительственными организациями. То есть мы всегда очень открыто, по-братски приходим в ту или иную страну и предлагаем эти компетенции. И получаем, конечно, такую же отдачу», – говорил в интервью «Известиям» глава компании Алексей Лихачев.
В частности, «Росатом» занимается активной реализацией первого атомного проекта «Эль-­Дабаа» в Египте, состоящим из четырех энергоблоков третьего поколения суммарной мощностью 4,8 ГВт, которые будут подключены к сети в 2028 г. В январе 2024 г. началось сооружение последнего из 4 блоков египетской АЭС.
«Росатом» строит первую атомную станцию «Руппур» в Бангладеш мощностью 2,4 ГВт. В октябре 2024 г. на первом энергоблоке АЭС уже завершена сборка реактора. Следующий этап – проведение гидравлических испытаний, в ходе которых будет проверена работоспособность оборудования реакторной установки. На втором энергоблоке АЭС в январе этого года с опережением сроков завершено бетонирование наружной защитной оболочки.
В декабре на энергоблоке № 1 АЭС «Руппур», сооружаемом госкорпорацией «Росатом» в Бангладеш, завершены строительно-­монтажные работы. Стартовал первый этап операции по выводу реакторной установки на номинальные параметры. В ходе этого этапа будет опробована работоспособность оборудования и механизмов, в частности, впервые будут запущены и опробованы главные циркуляционные насосы. После проведения всего комплекса испытаний блок будет готов к началу пусковых операций. Пуск в эксплуатацию АЭС «Руппур» обеспечит экологически чистой и безопасной энергией более 10% общего энергопотребления Бангладеш, где наблюдается острый дефицит электроэнергии.
Первая атомная станция в Турции «Аккую» мощностью 4,8 ГВт также будет построена по российским технологиям. Процесс строительства 4 энергоблоков АЭС «Аккую» сейчас напоминает конвейер. Такой подход позволит обеспечить работу всех 4 блоков в 2028 г. В декабре 2024 г. прошла успешная постановка турбоагрегата энергоблока № 1 на валоповоротное устройство. Событие означает, что специалисты убедились в готовности турбины и всех важных вспомогательных систем к работе. Кроме того, было завершено строительство защитной оболочки реакторного здания энергоблока № 1, смонтированы купол наружной защиты весом около 500 т и главные циркуляционные насосы, обеспечивающие циркуляцию воды в первом контуре.
На энергоблоке № 2 приступили к установке элементов безопасности – гидроемкостей системы аварийного охлаждения активной зоны. Эти высокотехнологичные элементы пассивной системы безопасности обеспечат надежность работы реактора даже в отсутствие источников электропитания и без участия персонала. На энергоблоке № 3 завершено бетонирование фундамента турбоагрегата, который будет принимать на себя и равномерно распределять большие нагрузки, возникающие во время работы турбины. Сейчас на блоке идет подготовка к главной операции года – установке корпуса реактора. На энергоблоке № 4 идут активные работы по сооружению шахты реактора. В начале года был установлен последний компонент устройства локализации расплава, а в октябре мы установили ещё два ключевых элемента шахты (сухую защиту и опорную ферму).
Кроме того, в мае 2024 г. госкорпорация «Росатом» подписала контракт на сооружение атомной электростанции малой мощности (АСММ) в Узбекистане. Проект предусматривает строительство в Джизакской области Узбекистана АСММ по российскому проекту мощностью 330 МВт. Малая АЭС будет состоять из 6 модульных реакторов по 55 МВт каждый.
Останавливаться на достигнутом «Росатом» не собирается. По инициативе корпорации представители компаний атомного сектора стран БРИКС+ обсудили и поддержали идею создания общей платформы по атомной энергетике для развития сотрудничества на корпоративном уровне. Заявление в поддержку инициативы подписали представители России, Бразилии, Китая, ЮАР, Ирана, Эфиопии, Боливии.
В июне на полях Петербургского международного экономического форума были подписаны меморандумы о взаимопонимании между госкорпорацией «Росатом» и Министерством энергетики, шахт и карьеров Буркина-­Фасо по обучению и подготовке кадров в области атомной энергетики, по оценке и развитию ядерной инфраструктуры, а также по вопросам формирования позитивного общественного мнения в отношении атомной энергетики. Кроме того, на ПМЭФ был подписан меморандум о намерениях с партнерами из Республики Гвинея, предусматривающий взаимодействие по проекту плавучих энергоблоков для электроснабжения республики.

Секрет в технологиях и максимальной локализации

Секрет такого успеха «Росатома» на мировом рынке заключается в активном внедрении новых технологий, которые позволяют повысить мощность, эффективность и безопасность атомных реакторов. «Росатом» изначально проектировал флагманские атомные электростанции третьего поколения с тем, чтобы они могли выдерживать самые суровые природные и техногенные испытания – землетрясения, цунами, падение самолета. Так, например, в этом году было изготовлено 2 корпуса реактора ВВЭР‑1200 третьего поколения для АЭС, строящихся в Китае по российскому проекту, и 10 парогенераторов для третьего блока АЭС «Аккую», восьмого блока АЭС «Тяньвань» и четвертого блока АЭС «Сюйдапу». Также в 2024 г. «Росатом» начал изготовление реакторной установки для АЭС большой мощности «Пакш‑2» в Венгрии.

При этом «Росатом» не ограничивает доступ к своим новейшим технологическим решениям и оборудованию, наоборот, стремится максимально локализовать производство в странах-­партнерах. «Это никакой не парадокс, а совершеннейшая истина. Экспорт атомных технологий со стороны Российской Федерации – это очень серьезный вклад в технологический суверенитет страны, импортирующей эти технологии», – сказал глава «Росатома».
«Мы всегда делимся в первую очередь знаниями и подходами, и уже во вторую очередь переходим к материальной части. Переходя к этапу создания атомного объекта, мы всегда стараемся максимально локализовать эту работу среди местных компаний и специалистов. Мы всегда говорим: возьмите локализации столько, сколько сможете. Но при одном условии – поставщик должен быть компетентен, профессионален и пройти все необходимые процедуры лицензирования с точки зрения ядерной безопасности как у своего регулярного, так и у российского поставщика», – отмечал на РЭН А. Лихачев.

Неисчерпаемая энергия атома

Удержать свои позиции мирового лидера атомной отрасли «Росатом» планирует за счет разработки и активного внедрения принципиально новых реакторов и технологий, которые могут в будущем стать практически неисчерпаемым источником энергии. «Мы понимаем, что по сравнению с ближайшими нашими конкурентами в большинстве технологий мы имеем задел на 10–12 лет. И все, что у них существует на бумаге, у нас существует как минимум в стендах и НИОКРах», – отмечал А. Лихачев.
Сейчас «Росатом» – единственная компания в мире, которая по итогам серьезного периода разработки и испытаний приступила к практической реализации атомных реакторов четвертого поколения. Пока эти технологии отрабатываются в России. В частности, в Северске был осуществлен запуск линии карботермического синтеза на модуле по производству инновационного СНУП-топлива (смешанное нитридное уранплутониевое топливо) для реактора четвертого поколения БРЕСТ-ОД300.
В июле на энергоблоке № 4 Белоярской АЭС в реактор на быстрых нейтронах БН‑800 впервые были загружены четыре тепловыделяющие сборки с уран-плутониевым МОКС-топливом, в которые были добавлены минорные актиниды – наиболее радиотоксичные и долгоживущие компоненты, содержащиеся в облученном ядерном топливе. Их внедрение позволит в тысячи раз снизить продолжительность хранения отработавшего ядерного топлива, используя его повторно.
Это даст возможность, по сути, замкнуть ядерный топливный цикл, что, с одной стороны, предоставит человечеству доступ к почти неисчерпаемому источнику энергии, а с другой стороны, решит проблемы накапливающихся радиоактивных отходов. В случае успеха эти технологии могут стать одними из наиболее привлекательных на мировом атомном рынке.
Наконец, «Росатом» продолжает активно развивать проект строительства уникального токамака с реакторными технологиями (ТРТ) в Троицке. В этом году был подготовлен эскизный проект такой установки. Его основная задача – апробировать и продемонстрировать работоспособность технологий, которые лягут в основу уже полноценно работающей установки для термоядерного синтеза – практически неисчерпаемого источника энергии.
Результаты этих разработок могут обеспечить принципиально новый подход к пониманию энергетики, изменить вектор глобального энергоперехода и подготовить базу для новой промышленной революции.