Есть ли будущее у атомной энергетики

Хотя спрос на топливо упал, значимость энергоресурсов еще велика, поэтому сегодня все чаще говорят об энергетическом переходе - переходе к энергии с более низким и, в конечном счете, нулевым углеродным следом. Какой может быть роль ядерной энергетики, свободной от выбросов CO2? На этот вопрос пытается ответить Petroleum Economist в материале Nuclear faces its own energy transition.

Отсутствие популярности ядерного топлива у экологического лобби можно объяснить успешной кампанией неправительственной организации ”Гринпис”, которая боролась за то, чтобы Германия отказалась от атомных электростанций задолго до того, как у страны появилось желание что-то сделать со своей загрязняющей промышленностью, работающей на термальном и буром угле. В то время как затраты на ветряную и солнечную энергию резко упали, новое поколение европейских реакторов с водой под давлением (EPR) оказались почти 20-летней черной дырой из-за задержек и повышения стоимости.

Джон Рейли, экономист в сфере энергетики из американского МТИ, отвергает идею о том, что все более дешевые возобновляемые источники энергии неизбежно вытесняют ядерные: ”Затраты на систему, которые покрываются коммунальными платежами в рамках нормативных актов могут возрасти, так как появляется все больше прерывистых возобновляемых источников энергии”. Таким образом низкоуглеродные энергоресурсы, среди которых и ядерное топливо, могли бы сыграть свою роль.

Дешево и хорошо?

Подобно некоторым отраслям промышленности, например, металлургии, где подход Китая к строительству ”дешево, быстро и с достаточно хорошим стандартом” конкурирует с более дорогостоящими мощными установками в традиционных развитых экономиках, с ядерным сектором также не все однозначно. Современные радиоактивные реакторы дороги в производстве по сравнению с более дешевыми и более утилитарными китайскими и российскими версиями, создающимися по старым технологиям.

Безопасность - лозунг новых конструкций, в которых разработчики пытаются устранить или, по крайней мере, значительно сократить все активные системы охлаждения, требующие вмешательства человека для поддержания стабильности реактора. Среди более совершенных прототипов разработанная NuScale, американской фирмой, финансируемой министерством энергетики страны, модель, состоящая из сборных модульных реакторов, которые можно легко перемещать и масштабировать в соответствии с любыми местными потребностями в электроэнергии.

Но проблема заключается в экономической целесообразности. Недавние оценки, сделанные Управлением энергетической информации США (УЭИ), предполагают, что стоимость продвинутой ядерной энергии составляет около $0,08 за кВ/тч по сравнению с примерно $0,05 за кВт/ч для ветряной и солнечной энергии и $0,03 за кВт/ч для угля и природного газа (цифры  варьируются у разных электростанций).

По данным консалтингового агентства по энергетическим технологиям Thunder Said Energy, налоги на углерод должны составлять около $270 за тонну в Европе и $330 за тонну в США, чтобы современные ядерные станции могли конкурировать с ископаемым топливом. По словам генерального директора Thunder Said Роба Уэста, усовершенствование ядерных технологий для снижения затрат крайне необходимо.

Влияние прошлого

”Серьезный вопрос заключается в том, будут ли разрабатываться  усовершенствованные конструкции реакторов или Китай будет продавать более старые конструкции легководных реакторов развивающимся странам? Оценки затрат Китая, с которыми я ознакомился, говорят о том, что они могут эксплуатировать их по стоимости, сопоставимой со стоимостью угольных электростанций, ”- утверждает Рейли. 

Старые конструкции ядерных реакторов дешевле, но потенциально менее безопасны. Они требуют постоянного человеческого контроля и многочисленных систем активной безопасности, причем пандемия Covid-19 еще больше укрепила широко распространенное в развитых странах убеждение в том, что такие реакторы необходимо постепенно выводить из эксплуатации.

Например, во Франции, где около 70% электроэнергии вырабатывается на АЭС, режим изоляции спровоцировал беспокойство сотрудников на атомных станциях. При этом низкая стоимость более устаревшей ядерной технологии, а также, в некоторых случаях, возможность создания ядерного оружия на ее основе, весьма привлекательны, особенно среди потребителей в развивающихся странах.

Россия была столь же креативна, как и Китай, экспериментируя с различными формами и размерами реакторов, управляемых людьми: в прошлом году она отправила плавучую атомную электростанцию в Арктику, а прототип авиареактора, взорвался.

Термоядерная реакция?

Несмотря на аспекты ”новой холодной войны” в соревновании реакторов деления, будущее ядерной энергетики может быть более светлым: ожидается, что первый в мире экспериментальный термоядерный реактор ИТЭР будет введен в эксплуатацию во Франции в течение пяти лет. Это сбывшаяся мечта писателей и фанатов-фантастов за последнее столетие: в процессе соединения атомов водорода будет образовываться гелий, который выделяет огромное количество энергии без радиации. Подобный процесс питает Солнце.

”Ядерный синтез - почти идеальный способ производства энергии, - говорит Ян Чепмен, генеральный директор Управления по атомной энергии Великобритании (UKAEA), государственного органа, занимающегося термоядерной энергетикой. - В морской воде много необходимых изотопов, в процессе синтеза не выделяется углерод и нет никаких недостатков с точки зрения безопасности по сравнению с реакцией расщепления атома”.

Главная проблема заключается в том, что пройдет много лет, прежде чем прототип достигнет температуры, необходимой для начала реакции, которая составляет порядка 100 МК. UKAEA надеется создать собственный прототип  под названием Step, который будет запущен к 2040 году.

”Новые компании, работающие в области синтеза, привлекли более $1,5 млрд инвестиций в инновационные концепции, которые могут ускорить сроки, - говорит Чепмен. - Поэтому я уверен, что ядерный синтез будет все более актуальным, а его продукт со второй половины столетия займет главное место в мировых поставках энергии”.