Старость на радость
ОБЗОР / #8_2022
Текст: Ингард ШУЛЬГА / Фото: Flickr.com, Росатом
На фото: Август 1982 г. СССР. Ленинградская область. Сосновый Бор. Блочный щит управления второго энергоблока Ленинградской атомной электростанции имени В. И. Ленина
До недавнего времени число 50 было магическим для атомной энергетики: многие энергоблоки АЭС, чей срок эксплуатации подходил к этому порогу, по разным причинам списывались навечно. Однако за последние несколько лет появилось полтора десятка РУ, доживших до полувекового юбилея. В перспективе реакторы подобного и гораздо более внушительного возраста станут заурядным явлением. А значит, есть смысл присмотреться к этому феномену повнимательнее.
К началу нынешнего столетия появились исследовательские и промышленные реакторы, проработавшие полвека и больше. Однако коммерческие реакторы энергетического назначения впервые в истории достигли этого возраста лишь в 2019 году, когда сразу пять РУ, эксплуатировавшихся с конца 1960‑х годов, отметили полувековой юбилей: блок № 1 швейцарской АЭС «Бецнау», первые блоки атомных станций «Найн-Майл-Пойнт» и «Джинна» в США, блоки №№ 1 и 2 индийской АЭС «Тарапур».
С тех пор круг действующих реакторов-долгожителей расширился (см. Табл. 2), несмотря на то что некоторые их ровесники выбывают из строя. Это отражает тенденцию массового продления сроков эксплуатации энергоблоков АЭС, охватившую мир и в последнее время все чаще затрагивающую реакторы, превысившие проектный срок службы. Со временем эта практика будет развиваться, поскольку «продлённые» ядерные энергоблоки в условиях многих стран — один из наиболее дешевых видов генерации; к тому же этот процесс подбирается к более конкурентоспособным, чем до сих пор, энергоблокам электрической мощностью ~1 ГВт и более, появившимся как раз около 50 лет назад. А следовательно, не за горами время, когда полувековые действующие энергетические РУ станут обыденностью и появятся реакторы существенно старше.
С тех пор круг действующих реакторов-долгожителей расширился (см. Табл. 2), несмотря на то что некоторые их ровесники выбывают из строя. Это отражает тенденцию массового продления сроков эксплуатации энергоблоков АЭС, охватившую мир и в последнее время все чаще затрагивающую реакторы, превысившие проектный срок службы. Со временем эта практика будет развиваться, поскольку «продлённые» ядерные энергоблоки в условиях многих стран — один из наиболее дешевых видов генерации; к тому же этот процесс подбирается к более конкурентоспособным, чем до сих пор, энергоблокам электрической мощностью ~1 ГВт и более, появившимся как раз около 50 лет назад. А следовательно, не за горами время, когда полувековые действующие энергетические РУ станут обыденностью и появятся реакторы существенно старше.
Строительство АЭС «Браунз-Ферри», США
Подходы к продлению
При проектировании энергетических РУ первых поколений (это бо́льшая часть действующего ядерного парка и все реакторы-долгожители) назначенный срок их службы чаще всего составлял от 20 до 40 лет. Сегодня ~¼ действующего мирового ядерного парка превысила 40‑летний срок фактической эксплуатации, еще ~1/3 преодолеет этот порог в течение нескольких ближайших лет. Учитывая высокую безопасность и конкурентоспособность ядерных энергоблоков, прошедших капитальную модернизацию на подходе к первоначальному проектному лимиту службы, все большее распространение получает практика продления эксплуатации сверх 40 лет — нередко на значительные сроки (10−20 лет). Подобные действующие РУ появились в США, Канаде, Франции, России, Японии, Швеции, Украине, Швейцарии, Индии, Бельгии, Венгрии, Армении, Финляндии, Бразилии, Испании, Нидерландах, Аргентине, Словении. В Индии, США, Канаде, и Швейцарии сроки эксплуатации отдельных энергетических реакторов достигли или превысили 50 лет (см. Табл. 2).
В авангарде этого процесса стоят США, где насчитывается максимальное число старейших (выведенных из эксплуатации и действующих) энергетических реакторов. Согласно принятой в этой стране практике, большинству работающих сегодня энергоблоков 40‑летний проектный срок продлевался на 20 лет. Подобное разрешение имеют 84 из 92 ныне эксплуатируемых в США энергоблоков; еще 10 блоков с пролонгированными лицензиями были в конце концов закрыты — преимущественно по экономическим причинам.
Действующая ядерная энергетика Канады представлена исключительно канальными тяжеловодными реакторами, для которых принята унифицированная практика капитального ремонта, осуществляемого примерно в середине срока эксплуатации и включающего замену ключевых элементов не только РУ, но и реактора (топливных каналов, труб каландра, фидеров). Изначальный лимит функционирования таких реакторов до капремонта составлял 175 тыс. часов использования установленной мощности, что примерно соответствовало 25 годам эффективной эксплуатации. Однако впоследствии допустимые пределы были повышены до 210 тыс., затем до 235−247 тыс. часов, что соответствует приблизительно 30 годам эксплуатации до вывода в большой ремонт. Капитальный ремонт позволяет продлить работу этих реакторов дополнительно на 30−35 лет; то есть суммарный предполагаемый срок эффективной эксплуатации некоторых CANDU может составить порядка 60 лет. Номинальный срок от ввода в строй до вывода для отдельных реакторов может быть и больше этой цифры: он включает периоды простоя (многолетние для ряда канадских реакторов; см. Табл. 1), работы на пониженной мощности после предварительного продления, а также капремонта, осуществляемого в течение нескольких лет. Капремонт проведен на ряде РУ этого типа и предусмотрен для большинства остальных. В результате отдельные ныне функционирующие блоки планируется сохранить в работе до середины 2060‑х годов. Старейший среди действующих энергетических реакторов Канады — на блоке № 1 АЭС «Пикеринг» — прошел капремонт в начале 2000‑х годов и числится в эксплуатации 53‑й год; впрочем, он около восьми лет простаивал.
Не меньшие, чем установлены для CANDU, сроки рассматриваются в отношении корпусных тяжеловодных реакторов немецкой конструкции, действующих в Аргентине (наряду с уже прошедшим капремонт канадским реактором на АЭС «Эмбальсэ»). В 2024 году, когда истечет лицензия на эксплуатацию блока № 1 АЭС «Атуча», его реактор отметит 50 лет с начала коммерческого использования; причем на этой РУ не было многолетнего простоя, какой наблюдался по разным причинам на ряде установок канадского типа (см. Табл. 1). Предполагается, что после капитального ремонта первого аргентинского блока его функционирование возобновится еще на 20 лет; то есть официальный срок эксплуатации данного реактора может превысить 70 лет, из которых бо́льшую часть он, возможно, проведет в работе, как это было до сих пор.
При проектировании энергетических РУ первых поколений (это бо́льшая часть действующего ядерного парка и все реакторы-долгожители) назначенный срок их службы чаще всего составлял от 20 до 40 лет. Сегодня ~¼ действующего мирового ядерного парка превысила 40‑летний срок фактической эксплуатации, еще ~1/3 преодолеет этот порог в течение нескольких ближайших лет. Учитывая высокую безопасность и конкурентоспособность ядерных энергоблоков, прошедших капитальную модернизацию на подходе к первоначальному проектному лимиту службы, все большее распространение получает практика продления эксплуатации сверх 40 лет — нередко на значительные сроки (10−20 лет). Подобные действующие РУ появились в США, Канаде, Франции, России, Японии, Швеции, Украине, Швейцарии, Индии, Бельгии, Венгрии, Армении, Финляндии, Бразилии, Испании, Нидерландах, Аргентине, Словении. В Индии, США, Канаде, и Швейцарии сроки эксплуатации отдельных энергетических реакторов достигли или превысили 50 лет (см. Табл. 2).
В авангарде этого процесса стоят США, где насчитывается максимальное число старейших (выведенных из эксплуатации и действующих) энергетических реакторов. Согласно принятой в этой стране практике, большинству работающих сегодня энергоблоков 40‑летний проектный срок продлевался на 20 лет. Подобное разрешение имеют 84 из 92 ныне эксплуатируемых в США энергоблоков; еще 10 блоков с пролонгированными лицензиями были в конце концов закрыты — преимущественно по экономическим причинам.
Действующая ядерная энергетика Канады представлена исключительно канальными тяжеловодными реакторами, для которых принята унифицированная практика капитального ремонта, осуществляемого примерно в середине срока эксплуатации и включающего замену ключевых элементов не только РУ, но и реактора (топливных каналов, труб каландра, фидеров). Изначальный лимит функционирования таких реакторов до капремонта составлял 175 тыс. часов использования установленной мощности, что примерно соответствовало 25 годам эффективной эксплуатации. Однако впоследствии допустимые пределы были повышены до 210 тыс., затем до 235−247 тыс. часов, что соответствует приблизительно 30 годам эксплуатации до вывода в большой ремонт. Капитальный ремонт позволяет продлить работу этих реакторов дополнительно на 30−35 лет; то есть суммарный предполагаемый срок эффективной эксплуатации некоторых CANDU может составить порядка 60 лет. Номинальный срок от ввода в строй до вывода для отдельных реакторов может быть и больше этой цифры: он включает периоды простоя (многолетние для ряда канадских реакторов; см. Табл. 1), работы на пониженной мощности после предварительного продления, а также капремонта, осуществляемого в течение нескольких лет. Капремонт проведен на ряде РУ этого типа и предусмотрен для большинства остальных. В результате отдельные ныне функционирующие блоки планируется сохранить в работе до середины 2060‑х годов. Старейший среди действующих энергетических реакторов Канады — на блоке № 1 АЭС «Пикеринг» — прошел капремонт в начале 2000‑х годов и числится в эксплуатации 53‑й год; впрочем, он около восьми лет простаивал.
Не меньшие, чем установлены для CANDU, сроки рассматриваются в отношении корпусных тяжеловодных реакторов немецкой конструкции, действующих в Аргентине (наряду с уже прошедшим капремонт канадским реактором на АЭС «Эмбальсэ»). В 2024 году, когда истечет лицензия на эксплуатацию блока № 1 АЭС «Атуча», его реактор отметит 50 лет с начала коммерческого использования; причем на этой РУ не было многолетнего простоя, какой наблюдался по разным причинам на ряде установок канадского типа (см. Табл. 1). Предполагается, что после капитального ремонта первого аргентинского блока его функционирование возобновится еще на 20 лет; то есть официальный срок эксплуатации данного реактора может превысить 70 лет, из которых бо́льшую часть он, возможно, проведет в работе, как это было до сих пор.
Таблица 1. Примеры многолетнего простоя действующих ядерных энергоблоков со сроками эксплуатации порядка 40−50 лет
В Великобритании возможность продления ограничена технико-экономическими особенностями газографитовых реакторов — остающихся в работе AGR и выведенных из эксплуатации Magnox. Поддержание их в работе сопряжено с нарастающими затратами, что делает их все менее конкурентоспособными по сравнению с легководными; не случайно эта страна планирует и уже отчасти осуществляет замену газоохлаждаемых РУ первых поколений до достижения ими 50‑летнего срока эксплуатации на установки других типов, прежде всего сверхмощные PWR. Вследствие этого в Соединенном Королевстве нет и не было ни одного энергетического реактора, достигшего полувекового юбилея.
Во Франции принято продлевать разрешения на эксплуатацию энергетических реакторов каждые 10 лет, независимо от их возраста; число таких циклов официально не ограничено. Парк страны сравнительно молод: лишь несколько реакторов преодолели 40‑летний рубеж. Пролонгация до недавнего времени ограничивалась энергетической стратегией страны, принятой после аварии в Фукусиме и предполагавшей основательное сокращение ядерной генерации, начиная со старейших реакторов. По этим — политическим — причинам были окончательно остановлены два старейших в стране (42 года на момент закрытия) энергоблока АЭС «Фессенхайм», но в то же время оставлены в строю некоторые их ровесники (так, блок № 2 АЭС «Бюже» лишь на полгода младше второго блока «Фессенхайма»). Однако смена энергетического курса французского государства, четко обозначившаяся за последний год, благоприятствует атомной энергетике и подразумевает массовую и существенную пролонгацию сроков использования действующих реакторов.
В России раньше других выводятся из эксплуатации некоторые реакторы ВВЭР ранних модификаций, а также водографитовые канальные конструкции РБМК и ЭГП‑6. За последние 4 года окончательно остановлены три гигаваттных блока РБМК и начался процесс вывода из эксплуатации реакторов ЭГП‑6 (с закрытия в январе 2019 года блока № 1 на Билибинской АЭС). Кроме того, сняты с эксплуатации реакторы ВВЭР модификаций В‑210, В‑365 и один из В‑179 на Нововоронежской АЭС. Впрочем, другой В‑179 на той же площадке — на блоке № 4 — стал наиболее возрастным коммерческим энергетическим реактором в истории страны: через полгода исполнится 50 лет с начала его эксплуатации; предполагается, что после прошедшего в 2018 году капремонта его работа продолжится до ~60 лет. Аналогичное продление предусмотрено для двух первых блоков Кольской АЭС с реакторами ВВЭР‑440/В‑230 — почти ровесников нововоронежского долгожителя. Не меньше 60 лет, вероятно, прослужат реакторы ВВЭР‑440/В‑213, разные модификации ВВЭР‑1000, ВВЭР‑1200 и реакторы проекта ВВЭР-ТОИ; подобные длительные сроки предполагаются для этих конструкций не только в России, но и за рубежом, где эксплуатация некоторых действующих ВВЭР продолжается уже порядка 45 лет и рассматривается ее пролонгация на сроки до 70 лет.
В Японии к началу века сложились предпосылки для сверхдолгой эксплуатации ряда реакторов. Однако авария на АЭС «Фукусима‑1» привела к дальнейшему ужесточению и без того сурового регулирования. Достаточно сказать, что требования к ряду японских энергоблоков в плане устойчивости к землетрясениям и цунами намного превзошли показатели наиболее «стойких» в этих отношениях атомных станций в других странах. Например, максимально допустимое горизонтальное ускорение на грунте для условий «землетрясения безопасного останова» (уровень SL‑2) у некоторых японских реакторных установок достигает 2,35 g (ср. с рекордными для США показателями АЭС «Дьябло-Кэньон» и «Сан-Онофре» в диапазоне 0,67−0,75 g и уровнями в 0,2−0,3 g для стандартных энергоблоков поколений II и III). Для соблюдения новых условий потребовались непропорционально большие по сравнению с практикой других государств инвестиции во многие действующие блоки. В случае сравнительно небольших реакторов отношение этих капиталовложений к генерирующей мощности оказалось слишком значительным, что делало модернизацию нецелесообразной с финансовой точки зрения и привело к окончательному закрытию целого ряда таких РУ. Между тем именно реакторы небольшой мощности были наиболее возрастными. Этот фактор приостановил старение номинально действующего ядерного парка Японии после Фукусимы.
Сразу после аварии 2011 года государство взяло курс на радикальное сокращение атомной энергетики, предполагавший в крайних вариантах отказ от продления проектных сроков использования реакторов и даже их досрочное закрытие. Однако в результате смены власти ядерный нигилизм постепенно уступил место более прагматичному подходу, и Япония вернула атомной генерации роль одного из столпов своей энергетической стратегии. «Новая старая политика» предполагает сохранение остатков основательно подтаявшей атомной энергетики, для чего необходима значительная пролонгация сроков использования блоков, допущенных к работе (соответствующих критериям безопасности); в противном случае до середины века пришлось бы закрыть все энергетические реакторы Японии. Обновленное после Фукусимы (начиная с 2013 года) ядерное регулирование включает норму, согласно которой проектный 40‑летний срок использования реактора может быть продлен сразу на 20 лет. Первыми в стране РУ, получившими, согласно этой норме, в середине 2016 года пролонгацию до 60 лет, стали блоки №№ 1 и 2 АЭС «Такахама», а первым 40‑летним реактором, прошедшим эту процедуру и ненадолго возобновившим (в ноябре 2016 года) генерацию после многолетнего простоя, стал блок № 3 АЭС «Михама».
В Индии лицензия на эксплуатацию ядерного энергоблока обновляется каждые пять лет. Число таких продлений не регламентировано, решения принимаются в каждом отдельном случае. Энергоблоки, которые сегодня старше 40 лет (такие как №№ 1 и 2 АЭС «Раджастан», №№ 1 и 2 АЭС «Тарапур»), были, наряду с некоторыми другими, поставлены под контроль МАГАТЭ, что предполагает их гражданское использование. Сохранению в работе этих возрастных маломощных реакторных установок (100−200 МВт) способствовал хронический дефицит в стране генерирующих мощностей.
В ряде государств и регионов эксплуатации некоторых реакторов сверх 40 лет помешали не столько технико-экономические, сколько политические причины; к подобным примерам относятся упомянутая АЭС «Фессенхайм» во Франции, ряд ядерных энергоблоков в Германии, первые блоки АЭС «Кори» и «Вольсун» в Южной Корее, двухблочная АЭС «Басебек» в Швеции, АЭС «Санта-Мария-де-Гаронья» в Испании, только что закрытый блок № 3 АЭС «Дул» в Бельгии и другие.
Во Франции принято продлевать разрешения на эксплуатацию энергетических реакторов каждые 10 лет, независимо от их возраста; число таких циклов официально не ограничено. Парк страны сравнительно молод: лишь несколько реакторов преодолели 40‑летний рубеж. Пролонгация до недавнего времени ограничивалась энергетической стратегией страны, принятой после аварии в Фукусиме и предполагавшей основательное сокращение ядерной генерации, начиная со старейших реакторов. По этим — политическим — причинам были окончательно остановлены два старейших в стране (42 года на момент закрытия) энергоблока АЭС «Фессенхайм», но в то же время оставлены в строю некоторые их ровесники (так, блок № 2 АЭС «Бюже» лишь на полгода младше второго блока «Фессенхайма»). Однако смена энергетического курса французского государства, четко обозначившаяся за последний год, благоприятствует атомной энергетике и подразумевает массовую и существенную пролонгацию сроков использования действующих реакторов.
В России раньше других выводятся из эксплуатации некоторые реакторы ВВЭР ранних модификаций, а также водографитовые канальные конструкции РБМК и ЭГП‑6. За последние 4 года окончательно остановлены три гигаваттных блока РБМК и начался процесс вывода из эксплуатации реакторов ЭГП‑6 (с закрытия в январе 2019 года блока № 1 на Билибинской АЭС). Кроме того, сняты с эксплуатации реакторы ВВЭР модификаций В‑210, В‑365 и один из В‑179 на Нововоронежской АЭС. Впрочем, другой В‑179 на той же площадке — на блоке № 4 — стал наиболее возрастным коммерческим энергетическим реактором в истории страны: через полгода исполнится 50 лет с начала его эксплуатации; предполагается, что после прошедшего в 2018 году капремонта его работа продолжится до ~60 лет. Аналогичное продление предусмотрено для двух первых блоков Кольской АЭС с реакторами ВВЭР‑440/В‑230 — почти ровесников нововоронежского долгожителя. Не меньше 60 лет, вероятно, прослужат реакторы ВВЭР‑440/В‑213, разные модификации ВВЭР‑1000, ВВЭР‑1200 и реакторы проекта ВВЭР-ТОИ; подобные длительные сроки предполагаются для этих конструкций не только в России, но и за рубежом, где эксплуатация некоторых действующих ВВЭР продолжается уже порядка 45 лет и рассматривается ее пролонгация на сроки до 70 лет.
В Японии к началу века сложились предпосылки для сверхдолгой эксплуатации ряда реакторов. Однако авария на АЭС «Фукусима‑1» привела к дальнейшему ужесточению и без того сурового регулирования. Достаточно сказать, что требования к ряду японских энергоблоков в плане устойчивости к землетрясениям и цунами намного превзошли показатели наиболее «стойких» в этих отношениях атомных станций в других странах. Например, максимально допустимое горизонтальное ускорение на грунте для условий «землетрясения безопасного останова» (уровень SL‑2) у некоторых японских реакторных установок достигает 2,35 g (ср. с рекордными для США показателями АЭС «Дьябло-Кэньон» и «Сан-Онофре» в диапазоне 0,67−0,75 g и уровнями в 0,2−0,3 g для стандартных энергоблоков поколений II и III). Для соблюдения новых условий потребовались непропорционально большие по сравнению с практикой других государств инвестиции во многие действующие блоки. В случае сравнительно небольших реакторов отношение этих капиталовложений к генерирующей мощности оказалось слишком значительным, что делало модернизацию нецелесообразной с финансовой точки зрения и привело к окончательному закрытию целого ряда таких РУ. Между тем именно реакторы небольшой мощности были наиболее возрастными. Этот фактор приостановил старение номинально действующего ядерного парка Японии после Фукусимы.
Сразу после аварии 2011 года государство взяло курс на радикальное сокращение атомной энергетики, предполагавший в крайних вариантах отказ от продления проектных сроков использования реакторов и даже их досрочное закрытие. Однако в результате смены власти ядерный нигилизм постепенно уступил место более прагматичному подходу, и Япония вернула атомной генерации роль одного из столпов своей энергетической стратегии. «Новая старая политика» предполагает сохранение остатков основательно подтаявшей атомной энергетики, для чего необходима значительная пролонгация сроков использования блоков, допущенных к работе (соответствующих критериям безопасности); в противном случае до середины века пришлось бы закрыть все энергетические реакторы Японии. Обновленное после Фукусимы (начиная с 2013 года) ядерное регулирование включает норму, согласно которой проектный 40‑летний срок использования реактора может быть продлен сразу на 20 лет. Первыми в стране РУ, получившими, согласно этой норме, в середине 2016 года пролонгацию до 60 лет, стали блоки №№ 1 и 2 АЭС «Такахама», а первым 40‑летним реактором, прошедшим эту процедуру и ненадолго возобновившим (в ноябре 2016 года) генерацию после многолетнего простоя, стал блок № 3 АЭС «Михама».
В Индии лицензия на эксплуатацию ядерного энергоблока обновляется каждые пять лет. Число таких продлений не регламентировано, решения принимаются в каждом отдельном случае. Энергоблоки, которые сегодня старше 40 лет (такие как №№ 1 и 2 АЭС «Раджастан», №№ 1 и 2 АЭС «Тарапур»), были, наряду с некоторыми другими, поставлены под контроль МАГАТЭ, что предполагает их гражданское использование. Сохранению в работе этих возрастных маломощных реакторных установок (100−200 МВт) способствовал хронический дефицит в стране генерирующих мощностей.
В ряде государств и регионов эксплуатации некоторых реакторов сверх 40 лет помешали не столько технико-экономические, сколько политические причины; к подобным примерам относятся упомянутая АЭС «Фессенхайм» во Франции, ряд ядерных энергоблоков в Германии, первые блоки АЭС «Кори» и «Вольсун» в Южной Корее, двухблочная АЭС «Басебек» в Швеции, АЭС «Санта-Мария-де-Гаронья» в Испании, только что закрытый блок № 3 АЭС «Дул» в Бельгии и другие.
Возрастная реструктуризация
За последние 30 лет произошли радикальные изменения возрастной структуры мировой ядерной генерации. До этого две трети ее составляли реакторы со сроками эксплуатации не более 10 лет, около трети были «моложе» 20 лет. Чуть больше трех десятилетий назад появилась различимая невооруженным глазом возрастная категория реакторов старше 20 лет, которая с тех пор начала стремительно расширяться. С конца 1990‑х стала расти ранее микроскопическая ниша реакторов со сроками эксплуатации более 30 лет; десятилетие спустя похожая картина стала наблюдаться в возрастной группе старше 40 лет. Наконец, еще на 10 лет позже, в 2019 году, появился сегмент РУ со сроками эксплуатации в полвека и дольше; похоже, что он начинает расширяться так же быстро, как некогда категория средневозрастных реакторов. В результате структура ядерного парка уже изменилась на зеркально противоположную той, что была в 1980‑х годах; при этом реакторы со сверхпроектными сроками эксплуатации превращаются из экзотики в норму. «Омолаживающее» воздействие на ядерный парк процесса строительства новых ядерных мощностей (прежде всего в Китае, в меньшей степени — в Южной Корее, России, Индии и ряде других стран) подтормаживает эту тенденцию, но не разворачивает ее вспять.
За последние 30 лет произошли радикальные изменения возрастной структуры мировой ядерной генерации. До этого две трети ее составляли реакторы со сроками эксплуатации не более 10 лет, около трети были «моложе» 20 лет. Чуть больше трех десятилетий назад появилась различимая невооруженным глазом возрастная категория реакторов старше 20 лет, которая с тех пор начала стремительно расширяться. С конца 1990‑х стала расти ранее микроскопическая ниша реакторов со сроками эксплуатации более 30 лет; десятилетие спустя похожая картина стала наблюдаться в возрастной группе старше 40 лет. Наконец, еще на 10 лет позже, в 2019 году, появился сегмент РУ со сроками эксплуатации в полвека и дольше; похоже, что он начинает расширяться так же быстро, как некогда категория средневозрастных реакторов. В результате структура ядерного парка уже изменилась на зеркально противоположную той, что была в 1980‑х годах; при этом реакторы со сверхпроектными сроками эксплуатации превращаются из экзотики в норму. «Омолаживающее» воздействие на ядерный парк процесса строительства новых ядерных мощностей (прежде всего в Китае, в меньшей степени — в Южной Корее, России, Индии и ряде других стран) подтормаживает эту тенденцию, но не разворачивает ее вспять.
Таблица 2. Старейшие действующие ядерные энергоблоки мира (со сроками эксплуатации ~50 лет и более)
Как следует из данных Табл. 2 и 3, многие наиболее старые реакторы не сходят с дистанции, успешно приближаются к 50‑летнему юбилею и все чаще его преодолевают. Учитывая, что примерно за те же три десятилетия, когда драматично изменилась возрастная структура мирового ядерного парка, на множестве рынков электроэнергии была проведена реструктуризация, превратившая конкуренцию в типичное явление, логично предположить, что проекты продления сроков эксплуатации ядерных энергоблоков весьма конкурентоспособны с другими вариантами генерации, включая новую. Факты это подтверждают (см. Справку и Табл. 4).
Плановый ремонт ВРХ РБМК-1000 на энергоблоке № 1 Ленинградской АЭС
Экономика продлений
Если решение о продлении эксплуатации ядерного энергоблока принимается исходя из экономических и технических (включая безопасность) соображений, то такой проект требует сравнения с альтернативными объектами генерации — как существующими, так и теми, которые могут быть построены в данной стране или региональной энергосистеме. Сравнивать принято по нескольким основным показателям: удельные (в расчете на установленную мощность) затраты на создание и ввод в строй объекта (нередко выражаются через гипотетическую величину — моментальные капитальные затраты, или overnight cost); удельные же (на единицу выработки или мощности) затраты на его эксплуатацию; интегрированный показатель, включающий производные от названных параметров — приведенная (она же удельная дисконтированная или нормированная) стоимость электричества, рассчитанная за весь жизненный цикл генерирующего объекта — Levelized Cost of Electricity (LCOE). Хотя LCOE — величина весьма условная, требующая ряда допущений, она удобна и чаще всего используется для сравнения экономики разнородных проектов генерации.
Насколько конкурентоспособны проекты продления сроков эксплуатации возрастных ядерных блоков? По данным Агентства по ядерной энергии (NEA) и Международного энергетического агентства (IEA), продление на 10−20 лет в большинстве случаев стóит от $ 0,5 млн до $ 1,1 млн в расчете на 1 МВт мощности; при этом LCOE укладывается в пределы от $ 40 до $ 55 за 1 МВт·ч. В условиях многих стран это меньше соответствующих показателей для значительного продления сроков эксплуатации, например, ряда угольных энергоблоков (требующих для перспективного использования, среди прочего, установки очень дорогих систем улавливания парниковых и других выбросов), и весьма конкурентоспособно с новыми мощностями иных видов генерации; например, LCOE для большинства таких проектов на органическом топливе в мире укладывается в диапазон от $ 50 до $ 180 за 1 МВт·ч.
При продлении эксплуатации возрастных атомных блоков их модернизация нередко сопровождается поэтапным повышением мощности, подчас весьма значительным (~10−30%). Это обеспечивает дополнительное экономическое преимущество, позволяя быстрее окупить постоянные затраты. В некоторых странах модернизация с повышением мощности затрагивает значительную долю ядерного парка и по результату эквивалентна строительству нескольких электростанций. Например, в США таким образом получены дополнительные 8 ГВт генерирующих мощностей.
Необходимость сохранения действующей ядерной генерации нередко диктуется не только экономическими соображениями; важна роль АЭС в качестве наиболее стабильного источника покрытия базовой нагрузки в энергосистеме — как в краткосрочном плане (в суточном, недельном графике), так и в долгосрочном (ядерная генерация практически не подвержена рискам перебоев с поставками топлива вследствие резких колебаний рыночной конъюнктуры, стихийных бедствий и т. д.; хорошей иллюстрацией этому служит нынешняя ситуация на энергетическом рынке Европы). Давно действующие ядерные блоки также могут играть исключительную роль с точки зрения экологии и сохранения климата: в небольших странах они часто становятся решающим фактором выполнения обязательств по сдерживанию парниковой эмиссии и других выбросов электроэнергетики.
По всем этим причинам эксплуатация ядерных энергоблоков-долгожителей нередко рассматривается государствами, регионами и энергетическими компаниями как выгодная альтернатива возведению новых генерирующих мощностей. Причем сроки продления для блоков АЭС сравнимы со сроками эксплуатации некоторых вновь построенных генерирующих источников; у солнечных и ветряных генераторов, газовых турбин, котлов-утилизаторов эти сроки находятся в диапазоне 15−30 лет, тогда как 40‑летний ядерный энергоблок может прослужить еще 20−40 лет. Согласно ряду оценок (в частности, IEA и экспертов Еврокомиссии), в ближайшие десятилетия проекты пролонгации для АЭС сохранят конкурентоспособность.
Насколько конкурентоспособны проекты продления сроков эксплуатации возрастных ядерных блоков? По данным Агентства по ядерной энергии (NEA) и Международного энергетического агентства (IEA), продление на 10−20 лет в большинстве случаев стóит от $ 0,5 млн до $ 1,1 млн в расчете на 1 МВт мощности; при этом LCOE укладывается в пределы от $ 40 до $ 55 за 1 МВт·ч. В условиях многих стран это меньше соответствующих показателей для значительного продления сроков эксплуатации, например, ряда угольных энергоблоков (требующих для перспективного использования, среди прочего, установки очень дорогих систем улавливания парниковых и других выбросов), и весьма конкурентоспособно с новыми мощностями иных видов генерации; например, LCOE для большинства таких проектов на органическом топливе в мире укладывается в диапазон от $ 50 до $ 180 за 1 МВт·ч.
При продлении эксплуатации возрастных атомных блоков их модернизация нередко сопровождается поэтапным повышением мощности, подчас весьма значительным (~10−30%). Это обеспечивает дополнительное экономическое преимущество, позволяя быстрее окупить постоянные затраты. В некоторых странах модернизация с повышением мощности затрагивает значительную долю ядерного парка и по результату эквивалентна строительству нескольких электростанций. Например, в США таким образом получены дополнительные 8 ГВт генерирующих мощностей.
Необходимость сохранения действующей ядерной генерации нередко диктуется не только экономическими соображениями; важна роль АЭС в качестве наиболее стабильного источника покрытия базовой нагрузки в энергосистеме — как в краткосрочном плане (в суточном, недельном графике), так и в долгосрочном (ядерная генерация практически не подвержена рискам перебоев с поставками топлива вследствие резких колебаний рыночной конъюнктуры, стихийных бедствий и т. д.; хорошей иллюстрацией этому служит нынешняя ситуация на энергетическом рынке Европы). Давно действующие ядерные блоки также могут играть исключительную роль с точки зрения экологии и сохранения климата: в небольших странах они часто становятся решающим фактором выполнения обязательств по сдерживанию парниковой эмиссии и других выбросов электроэнергетики.
По всем этим причинам эксплуатация ядерных энергоблоков-долгожителей нередко рассматривается государствами, регионами и энергетическими компаниями как выгодная альтернатива возведению новых генерирующих мощностей. Причем сроки продления для блоков АЭС сравнимы со сроками эксплуатации некоторых вновь построенных генерирующих источников; у солнечных и ветряных генераторов, газовых турбин, котлов-утилизаторов эти сроки находятся в диапазоне 15−30 лет, тогда как 40‑летний ядерный энергоблок может прослужить еще 20−40 лет. Согласно ряду оценок (в частности, IEA и экспертов Еврокомиссии), в ближайшие десятилетия проекты пролонгации для АЭС сохранят конкурентоспособность.
Один из факторов конкурентоспособности возрастных реакторов — возможность их крайне интенсивной эксплуатации. Как видно из приведенного графика, в целом по миру она не снижается с годами. Более того, у некоторых старых реакторных установок, прошедших капитальную модернизацию, этот показатель может быть выше, чем у многих РУ в течение проектного срока службы. Хотя себестоимость выработки у более современных сверхмощных энергоблоков при прочих равных условиях ниже, чем у сравнительно менее производительных возрастных установок, последние могут лучше вписываться в небольшие энергосистемы или по ряду причин не иметь в них альтернативы, что де-факто делает их оптимальным вариантом базовой генерации в некоторых региональных рыночных нишах. Это подтверждают планы владельцев ряда таких блоков сохранить их в работе на длительную перспективу (примеры см. ниже).
Зависимость средних коэффициентов использования установленной мощности (КИУМ) от сроков эксплуатации энергетических реакторов в 2017—2021 годах
В Табл. 2 приведены данные старейших действующих в мире (и действовавших в истории атомной энергетики) энергоблоков АЭС. Как видно из этих цифр, интенсивность эксплуатации большинства таких РУ не отстает от среднего для ядерной генерации своей страны уровня, а нередко и превосходит его. В ближайшие годы число энергетических реакторов в возрасте полвека и более может удвоиться, составив около трех десятков. Кандидаты в юбиляры, многие из которых с высокой вероятностью пополнят этот список в течение двух лет, представлены в Табл. 3. Владельцы целого ряда энергоблоков, включенных в приводимые таблицы, четко обозначили намерение сохранить их в работе на длительную перспективу; это относится к вышеупомянутым и некоторым другим близким к ним по возрасту блокам американских атомных станций «Окони», «Сарри», «Тёрки-Пойнт», «Пич-Боттом», «Браунз-Ферри», «Хатч», «Монтичелло», «Пойнт-Бич», российских Нововоронежской и Кольской АЭС, канадской «Брюс», аргентинской «Атуча», японской «Михама» и т. д.
В общем, выживание реакторов на рынке все больше становится «индивидуальной» историей: в то время как где-то закрываются гигаваттные блоки «во цвете лет», некоторые сравнительно небольшие возрастные реакторные установки сохраняют место под солнцем.
В общем, выживание реакторов на рынке все больше становится «индивидуальной» историей: в то время как где-то закрываются гигаваттные блоки «во цвете лет», некоторые сравнительно небольшие возрастные реакторные установки сохраняют место под солнцем.
Таблица 3. Кандидаты для пополнения списка старейших ядерных энергоблоков мира в ближайшие два года
Великовозрастные перспективы
Динамика глобального сектора возрастных реакторов в ближайшей перспективе будет неоднозначной; в дальнейшем она станет более определенной. В течение нынешнего десятилетия, вероятно, «сойдут с дистанции» некоторые энергоблоки средней и малой мощности, принятые в эксплуатацию, в основном, в 1970‑х годах. Однако многие из их более мощных ровесников выживут; вместе с полноразмерными реакторами, вступившими в строй с начала 1980‑х годов, они, начиная со следующего десятилетия, вольются в быстро растущую группу ядерных мощностей возрастом полвека и старше. В ряде государств (таких как Канада, Россия, Япония) уже официально узаконено и предполагается появление в недалеком будущем — к началу 2030‑х годов — реакторов со сроками фактической эксплуатации около 60 лет.
Еще дальше заглядывают в США, где свыше 90% энергоблоков уже получили первое продление до 60 лет, начинается вторая пролонгация некоторых разрешений на эксплуатацию (до 80 лет), а также изучается возможность удлинения сроков коммерческого использования ряда блоков до 100 лет, в том числе путем повторного продления сразу на 40‑летний период. Сегодня в этой стране 2/3 блоков уже вступили во второй лицензионный период (от 40 до 60 лет).
Владельцы 24 энергоблоков со сроками эксплуатации реакторов от 29 до 50 лет находятся на разных стадиях процесса повторного продления лицензии на 20 лет — от официального уведомления NRC о намерении и подготовки заявки до завершенной процедуры. Первые периоды пролонгации для блоков из этого списка начнут истекать в 2030 году, и компании заранее готовятся к этому, предполагая возможность эксплуатации некоторых возрастных реакторов в течение еще нескольких десятилетий, что в условиях США характеризует конкурентоспособность таких проектов. Актуальная картина продления операционных лицензий до ~80 лет отражена в Табл. 4 и пояснениях к ней.
Динамика глобального сектора возрастных реакторов в ближайшей перспективе будет неоднозначной; в дальнейшем она станет более определенной. В течение нынешнего десятилетия, вероятно, «сойдут с дистанции» некоторые энергоблоки средней и малой мощности, принятые в эксплуатацию, в основном, в 1970‑х годах. Однако многие из их более мощных ровесников выживут; вместе с полноразмерными реакторами, вступившими в строй с начала 1980‑х годов, они, начиная со следующего десятилетия, вольются в быстро растущую группу ядерных мощностей возрастом полвека и старше. В ряде государств (таких как Канада, Россия, Япония) уже официально узаконено и предполагается появление в недалеком будущем — к началу 2030‑х годов — реакторов со сроками фактической эксплуатации около 60 лет.
Еще дальше заглядывают в США, где свыше 90% энергоблоков уже получили первое продление до 60 лет, начинается вторая пролонгация некоторых разрешений на эксплуатацию (до 80 лет), а также изучается возможность удлинения сроков коммерческого использования ряда блоков до 100 лет, в том числе путем повторного продления сразу на 40‑летний период. Сегодня в этой стране 2/3 блоков уже вступили во второй лицензионный период (от 40 до 60 лет).
Владельцы 24 энергоблоков со сроками эксплуатации реакторов от 29 до 50 лет находятся на разных стадиях процесса повторного продления лицензии на 20 лет — от официального уведомления NRC о намерении и подготовки заявки до завершенной процедуры. Первые периоды пролонгации для блоков из этого списка начнут истекать в 2030 году, и компании заранее готовятся к этому, предполагая возможность эксплуатации некоторых возрастных реакторов в течение еще нескольких десятилетий, что в условиях США характеризует конкурентоспособность таких проектов. Актуальная картина продления операционных лицензий до ~80 лет отражена в Табл. 4 и пояснениях к ней.
Таблица 4. Продление в США лицензий на эксплуатацию ядерных энергоблоков до ~80 лет
Приводимые данные (см. График) показывают, что в глобальном масштабе в последние годы средний возраст энергоблоков, «сходящих с дистанции», — порядка 40 лет. И это на фоне повышенной пропорции выводов, обусловленных социально-политическими факторами (радикализацией после Фукусимы общественного мнения и отношения некоторых государств к атомной энергии), затрагивающими, в числе прочих, исправные, сравнительно молодые блоки, тем самым снижая средний возраст выбытия. Постепенное исчерпание, по разным причинам, этой политической повестки в ряде стран и регионов (Германии, Франции, Бельгии, Японии, Швейцарии, Испании, на Тайване) сделает еще более явственной тенденцию повышения достигнутого срока эксплуатации.
Достигнутые сроки эксплуатации ядерных энергоблоков, закрытых в 2017—2021 годах
Постепенное повышение сроков фактического вывода из эксплуатации ядерных энергоблоков во многом обусловлено привлекательной экономикой проектов продления и подтверждается многочисленными примерами в США, Канаде, Западной и Восточной Европе, Японии и т. д. Система регулирования отрасли в ряде государств идет навстречу этой тенденции, повышая допустимые максимальные сроки эксплуатации реакторов. Владельцы атомных станций все чаще используют эту возможность, что и привело, в конце концов, к недавнему появлению 50‑летних действующих реакторов и со временем приблизит многие из них к ставшему типичным лимиту в 60 лет, узаконенному лицензиями.
В отдаленной перспективе некоторые сегодняшние старейшие реакторы могут перейти в категорию средневозрастных; дополнительный ориентир задает принятый для многих конструкций поколений III и III+ проектный срок службы реакторов — 60 лет. Современные достижения в области реакторных материалов и их восстановления дают основания предполагать, что этот срок может быть удлинен еще на 50−70%. Предельное же время коммерческого использования реакторов, очевидно, будет и дальше растягиваться. Если практика сверхдолгой, 80‑летней эксплуатации, которую сегодня начали «пробовать на вкус» энергокомпании в США, себя оправдает, то их пример может оказаться заразительным для других государств, чей ядерный парк к тому времени достаточно «поседеет».
В отдаленной перспективе некоторые сегодняшние старейшие реакторы могут перейти в категорию средневозрастных; дополнительный ориентир задает принятый для многих конструкций поколений III и III+ проектный срок службы реакторов — 60 лет. Современные достижения в области реакторных материалов и их восстановления дают основания предполагать, что этот срок может быть удлинен еще на 50−70%. Предельное же время коммерческого использования реакторов, очевидно, будет и дальше растягиваться. Если практика сверхдолгой, 80‑летней эксплуатации, которую сегодня начали «пробовать на вкус» энергокомпании в США, себя оправдает, то их пример может оказаться заразительным для других государств, чей ядерный парк к тому времени достаточно «поседеет».
Юбилейные рекорды
ДРУГИЕ МАТЕРИАЛЫ #8_2022