Плавучие АЭС в России - проект отечественных конструкторов по созданию мобильных установок малой мощности. В разработке участвуют госкорпорация "Росатом", предприятия "Балтийский завод", и ряд других организаций.
Историческая справка
На начальных этапах развития индустрии атомную энергию рассматривали главным образом применительно к военной промышленности. Однако в течение нескольких последних десятилетий все более очевидными стали преимущества мобильных источников, пригодных для эксплуатации в отдаленных и неосвоенных местностях. В большей степени смена приоритетов была обусловлена развитием атомных технологий гражданского назначения, установкой реакторов на военных судах, ледоколах, подводных лодках.
Впервые мобильные установки стали использовать США. Они обеспечивали энергией и американскую исследовательскую базу в Антарктике.
Относительно недавно в СМИ задавался вопрос о том, будет ли установлена плавучая АЭС в Крыму. Мнения на этот счет различны. Однако заявлений от госкорпорации, координирующей программу, относительно этого вопроса не поступало. Некоторые специалисты говорят о том, что плавучая АЭС в Крыму не нужна. Объясняют свою позицию они тем, что такие установки конструируются для эксплуатации в удаленных, труднодоступных районах. Снабжение полуострова может осуществляться и другими способами. Например, строится энергомост от материковой части страны.
Отечественная индустрия
По федеральной целевой программе "Энергоэффективная экономика" 2002-2005 гг. и на перспективу до 2010-го был проведен тендер на создание маломощной ПАЭС. В середине мая 2006-го победителем стало предприятие "Севмаш". В следующем, 2007 году, ректорат Нижегородского гостехуниверситета и Федеральное агентство по атомной энергетике достигли договоренности о том, что институт будет выступать в качестве базового вуза по подготовке соответствующих специалистов. В 2008 году координаторы проекта объявили, что часть заказов на агрегаты и узлы будет передана Балтийскому заводу. Однако завод "Севмаш" чуть позже объявил, что плавучая АЭС будет сдана на 5 месяцев позже запланированного срока. В этой связи Балтийскому заводу был передан заказ полностью.
Начало строительства
Как заявлял в 2010 году замглавы "Росэнергоатом" Сергей Завьялов, первая плавучая АЭС создавалась в соответствии с графиком. Готовность установки планировалась на конец 2012 г., а вывод в эксплуатацию предполагался в 2013-м. В июне 2010-го был спущен на воду первый энергоблок. Это произошло на Балтийском заводе. Но в то время турбогенератор и реактор не были установлены. Монтажные работы предполагалось осуществлять на плавающем энергоблоке. В сентябре 2011 г. положительное заключение экологической экспертизы получил проект в Певеке. В настоящее время он находится на стадии обоснования инвестиций. В конце сентября - начале октября 2013 г. парогенерирующие блоки массой по 220 т, выпущенные по проектам ОКБМ им. Африкантова, были перевезены к достроечной набережной из эллинга шестого цеха Балтийского завода. Там в присутствии представителей "Росэнергоатома" плавкраном они были погружены в реакторные отсеки. В соответствии с условиями контракта, петербургский завод должен сдать ПЭБ, подготовленный к транспортировке к месту эксплуатации, 9 сентября 2016 г. Последние новости о плавучей АЭС указывают на то, что она должна быть полностью введена в эксплуатацию в 2018 году.
Ключевой проект
В серии мобильных транспортабельных установок малой мощности основной считается плавучая АЭС "Академик Ломоносов". Максимальная мощность ее составляет больше 70 МВт. Установка включает в себя два реактора КЛТ-40С. Главным конструктором выступает АО "ОКБМ им. Африкантова". Это же предприятие является основным изготовителем и поставщиком оборудования реакторных установок. В него, в частности, включены насосы, агрегаты обращения с топливом, ИМ СУЗ, вспомогательные машины и проч. Плавучая АЭС "Академик Ломоносов" создана на базе серийной установки, используемой в ледоколах, проверенной на протяжении продолжительной эксплуатации в арктических условиях.
Назначение
Выполненные предприятиями и исследовательскими институтами "Росатома" проектные мероприятия показали возможность строительства на базе уже освоенных судовых реакторов источников энергии качественно нового класса. Они будут использоваться для производства опресненной воды, электричества, бытового и промышленного тепла. Предполагается распространение плавучих АЭС мощностью от 3,5 до 70 и более МВт. Они предназначаются для обеспечения портовых городов, крупных предприятий промышленности, добывающих газовых и нефтяных комплексов, расположенных в шельфовой зоне.
Специфика
Передвижные АЭС представляют собой автономные объекты. Они полностью создаются на судостроительном заводе в качестве несамоходного судна. Готовые установки транспортируются речным либо морским путем к участку эксплуатации. Заказчик получает объект в рабочем состоянии. Плавучие АЭС включают в себя комплекс жилых помещений и полной инфраструктуры, обеспечивающей проживание персонала, осуществляющего эксплуатацию, а также техобслуживание установки. Таким образом, изготовитель и поставщик выполняет заказ "под ключ". Сооружение в заводских условиях обеспечивает максимальное сокращение сроков строительства. Вместе с этим российская плавучая АЭС соответствует всем международным требованиям, предъявляемым к качеству и безопасности.
Преимущества
Плавучая АЭС наилучшим образом приспособлена для эксплуатации в труднодоступных местностях по берегам рек или морей, отдаленных от центральных систем снабжения. В РФ это в первую очередь районы Дальнего Востока и Крайнего Севера. В этих регионах нет единой энергосистемы. Здесь необходимы экономически приемлемые и надежные источники снабжения. В настоящее время потребность в нескольких десятках маломощных станций стоит в этих регионах очень остро. установок позволит стимулировать экономическую активность и обеспечить надлежащий уровень жизни населению.
Безопасность
Плавучая АЭС соответствует всем международным экологическим требованиям. Обогащение топлива не превышает предельного уровня для соблюдения режима по нераспространению ядерного оружия. Поскольку эксплуатация предполагается в прибрежной зоне мирового океана, достаточно актуальным является вопрос об устойчивости установки к воздействию экстремальных природных факторов (смерчи, цунами и проч.).
"ОКМБ Африкантов" располагает комплексом инновационных технологий, за счет которых плавучая АЭС будет выдерживать любой уровень динамической нагрузки, заданный в проекте. Схема будущей установки создается с определенным "запасом прочности". Он превышает предельно возможные нагрузки в районе эксплуатации. Например, предусматривается вероятность удара волны цунами, столкновение с береговым сооружением или иным судном. Спустя 40 лет эксплуатации головной энергоблок плавучей атомной установки будет заменяться новым. При этом старый будет возвращен на технологическое предприятие на утилизацию. Во время эксплуатации и по ее окончании на участке, где была установлена плавучая не будет никаких экологически опасных отходов. Ремонт и перезагрузка топлива будут осуществляться в условиях действующих отечественных специализированных предприятий. На них присутствует все необходимое оборудование, а также задействован квалифицированный персонал.
Атомный эксперт: плавучие АЭС. Хороший улов
В настоящее время выпускается множество статей по рассматриваемой теме. Во многих из них представлены некоторые разработки ряда ведущих исследовательских и конструкторских институтов. Например, в 2015 году освещалась концепция ученых из технологического института Массачусетса. Считается, что плавучая АЭС (фото установки можно увидеть в статье) является одним из наиболее перспективных вариантов снабжения населенных пунктов, в которых недостаточно ресурсов прибрежной зоны. В концепции института сочетается две достаточно известные технологии. В частности рассматривается конструирование и глубоководной нефтяной платформы.
В середине ХХ века лучшие умы человечества упорно трудились сразу над двумя задачами: над созданием атомной бомбы, а также над тем, как можно использовать энергию атома в мирных целях. Так появились первые в мире В чем заключается принцип работы АЭС? И где в мире расположены крупнейшие из этих электростанций?
История и особенности ядерной энергетики
"Энергия - всему голова" - именно так можно перефразировать известную пословицу, учитывая объективные реалии XXI века. С каждым новым витком технического прогресса человечеству необходимо всё большее ее количество. Сегодня энергия "мирного атома" активно используется в экономике и производстве, и не только в энергетике.
Электроэнергия, производимая на так называемых АЭС (принцип работы которых весьма прост по своей сути), широко используется в промышленности, освоении космоса, медицине и сельском хозяйстве.
Ядерной энергетикой называется отрасль тяжелой промышленности, извлекающая тепловую и электроэнергию из кинетической энергии атома.
Когда же появились первые АЭС? Принцип работы подобных электростанций советские ученые изучали еще в 40-х годах. Кстати, параллельно они же изобретали и первую атомную бомбу. Таким образом, атом был одновременно и "мирным", и смертельным.
В 1948 году И. В. Курчатов предложил советскому правительству начать проводить непосредственные работы по извлечению атомной энергии. Двумя годами позже в Советском Союзе (в городе Обнинске Калужской области) начинается строительство самой первой на планете АЭС.
Принцип работы всех схож, а разобраться в нем совсем не трудно. Об этом пойдет речь далее.
АЭС: принцип работы (фото и описание)
В основе работы любой лежит мощная реакция, которая возникает при делении ядра атома. В этом процессе чаще всего участвуют атомы урана-235 или же плутония. Ядро атомов делит нейтрон, попадающий в них извне. При этом возникают новые нейтроны, а также осколки деления, которые имеют огромную кинетическую энергию. Как раз эта энергия и выступает главным и ключевым продуктом деятельности любой атомной станции
Так можно описать принцип работы реактора АЭС. На следующем фото вы можете посмотреть, как он выглядит изнутри.
Выделяют три основных типа ядерных реакторов:
- канальный реактор высокой мощности (сокращенно - РБМК);
- водно-водяной реактор (ВВЭР);
- реактор на быстрых нейтронах (БН).
Отдельно стоит описать принцип работы АЭС в целом. О том, как она работает, речь пойдет в следующей статье.
Принцип работы АЭС (схема)
Работает в определенных условиях и в строго заданных режимах. Кроме (одного или нескольких), в структуру АЭС входят и прочие системы, специальные сооружения и высококвалифицированный персонал. В чем же заключается принцип работы АЭС? Кратко его можно описать следующим образом.
Главный элемент любой АЭС - это ядерный реактор, в котором происходят все основные процессы. О том, что происходит в реакторе, мы писали в предыдущем разделе. (как правило, чаще всего это уран) в виде небольших черных таблеток подается в этот огромный котел.
Энергия, выделяемая во время реакций, происходящих в атомном реакторе, преобразуется в тепло и передается теплоносителю (как правило, это вода). Стоит отметить, что теплоноситель при этом процессе получает и некоторую дозу радиации.
Далее тепло из теплоносителя передается обычной воде (посредством специальных устройств - теплообменников), которая в результате этого закипает. Водяной пар, который при этом образуется, вращает турбину. К последней подсоединен генератор, который и генерирует электрическую энергию.
Таким образом, по принципу действия АЭС - это та же тепловая электростанция. Разница лишь в том, каким способом образуется пар.
География ядерной энергетики
Первая пятерка стран по производству атомной энергии выглядит следующим образом:
- Франция.
- Япония.
- Россия.
- Южная Корея.
При этом Соединенные Штаты Америки, вырабатывая в год около 864 миллиардов кВт*час, производят до 20 % всей электроэнергии планеты.
Всего в мире 31 государство эксплуатирует атомные электростанции. Из всех континентов планеты лишь два (Антарктида и Австралия) полностью свободны от атомной энергетики.
На сегодняшний день в мире функционирует 388 ядерных реакторов. Правда, 45 из них уже полтора года не вырабатывали электроэнергию. Большая часть ядерных реакторов расположена в Японии и в США. Полная их география представлена на следующей карте. Зеленым цветом обозначены страны с действующими ядерными реакторами, указано также их общее количество в конкретном государстве.
Развитие ядерной энергетики в разных странах
В целом, по состоянию на 2014 год в развитии ядерной энергетики наблюдается общий спад. Лидерами по строительству новых атомных реакторов являются три страны: это Россия, Индия и Китай. Кроме этого, ряд государств, не имеющих атомных электростанций, планируют построить их в ближайшее время. К таковым можно отнести Казахстан, Монголию, Индонезию, Саудовскую Аравию и ряд стран Северной Африки.
С другой стороны, ряд государств взяли курс на постепенное сокращение числа атомных электростанций. К таким относится Германия, Бельгия и Швейцария. А в некоторых странах (Италия, Австрия, Дания, Уругвай) ядерная энергетика запрещена на законодательном уровне.
Основные проблемы ядерной энергетики
С развитием ядерной энергетики связана одна существенная экологическая проблема. Это так называемое окружающей среды. Так, по мнению многих экспертов, АЭС выделяют больше тепла, нежели такие же по мощности тепловые электростанции. Особо опасно тепловое загрязнение вод, которое нарушает жизни биологических организмов и приводит к гибели многих видов рыб.
Другая острая проблема, связанная с атомной энергетикой, касается ядерной безопасности в целом. Впервые человечество всерьез задумалось об этой проблеме после Чернобыльской катастрофы 1986 года. Принцип работы Чернобыльской АЭС мало чем отличался от такового других атомных электростанций. Однако это не спасло её от крупной и серьезной аварии, повлекшей за собой очень серьезные последствия для всей Восточной Европы.
Причем опасность ядерной энергетики не ограничивается лишь возможными техногенными авариями. Так, большие проблемы возникают с утилизацией ядерных отходов.
Преимущества атомной энергетики
Тем не менее сторонники развития ядерной энергетики называют и явные преимущества работы атомных электростанций. Так, в частности, Всемирная ядерная ассоциация недавно опубликовала свой отчет с весьма интересными данными. Согласно ему, количество человеческих жертв, сопровождающих производство одного гигаватта электроэнергии на АЭС, в 43 раза меньше, чем на традиционных тепловых электростанциях.
Есть и другие, не менее важные, преимущества. А именно:
- дешевизна производства электроэнергии;
- экологическая чистота атомной энергетики (за исключением лишь теплового загрязнения вод);
- отсутствие строгой географической привязки атомных электростанций к крупным источникам топлива.
Вместо заключения
В 1950 году была построена первая в мире АЭС. Принцип работы атомных электростанций заключается в делении атома с помощью нейтрона. В результате этого процесса высвобождается колоссальный объем энергии.
Казалось бы, атомная энергетика - это исключительное благо для человечества. Однако история доказала обратное. В частности, две крупные трагедии - авария на советской Чернобыльской АЭС в 1986 году и авария на японской электростанции Фукусима-1 в 2011 году - продемонстрировали опасность, которую несет в себе "мирный" атом. И многие страны мира сегодня начали задумываться о частичном или даже полном отказе от ядерной энергетики.
Я не особенно то верил, что такой амбициозный и необычный проект получится довести до изделия в металле. Еще в 1950-х годах появились на колесах, на гусеницах и на плаву. С того времени в реальные образцы ничего не перешло.
И вот атомный плавучий энергетический блок (ПЭБ) "Академик Ломоносов" 28 апреля покинул территорию "Балтийского завода" в Санкт-Петербурге, где с 2009 года велось его сооружение, и направился к месту своего базирования - на Чукотку.
Буксировку ПЭБ в Певек (Чукотка) планируется осуществить в два этапа: из Санкт-Петербурга - в Мурманск, без ядерного топлива на борту, а затем из Мурманска - в Певек - ориентировочно летом 2019 года с уже загруженным ядерным топливом.
Весь комплекс буксировочных и маневровых услуг, связанных с перегоном плавучего энергоблока (ПЭБ) по маршруту Санкт-Петербург - Мурманск - Певек окажет ФБУ "Морская спасательная служба Росморречфлота".
В самом Певеке, где расположится плавучая атомная теплоэлектростанция (ПАТЭС), продолжаются строительные работы, включая сооружение мола-причала, гидротехнических сооружений (ГТС) и береговой площадки, призванных обеспечить безопасную стоянку энергоблока и приемку с него энергомоста.
Осенью текущего года в Мурманске состоится загрузка ядерного топлива в реактор и его физический пуск, а готовый к работе ПЭБ доставят по Северному морскому пути в Певек и подключат к береговой инфраструктуре. "После ввода в эксплуатацию, который запланирован на 2019 год, ПАТЭС заменит Билибинскую атомную станцию и Чаунскую ТЭЦ, которые уже технологически устарели, и станет самой северной атомной станцией в мире", - отмечается в сообщении.
"Установка ПАТЭС в труднодоступных районах России - очень перспективное направление развития российской инженерной мысли", - говорит первый вице-президент Российского союза инженеров Иван Андриевский. Он напоминает, что о важности освоения Крайнего Севера неоднократно говорил президент страны. Кроме того, заявил Андриевский Центру энергетической экспертизы, "проект отвечает всем требованиям МАГАТЭ, это снимает всевозможные претензии к нему на международном уровне. Учитывая растущий интерес к Арктике со стороны ряда стран, и тот факт, что удовлетворение энергопотребностей в этом регионе связано с рядом понятных трудностей, которые эти страны пока в полной мере не решили, появление ПАТЭС наверняка вызовет научный и деловой интерес у ряда партнеров России […]".
В свою очередь, советник президента ГК "ФИНАМ" Ярослав Кабаков напомнил, что к проекту еще на стадии строительства проявляли интерес многие государства и "особенно активен в этом направлении Китай". По мнению эксперта, "с выходом на эксплуатацию первой ПАТЭС в случае ее успешной работы можно ожидать, что проект захотят реализовать страны, которые раньше и мечтать не могли о развитии у себя атомной энергетики".
Плавучий энергетический блок (ПЭБ) "Академик Ломоносов" проекта 20 870 - это головной проект серии мобильных транспортабельных энергоблоков малой мощности. Он предназначен для работы в составе плавучей атомной теплоэлектростанции (ПАТЭС) и представляет собой новый класс мобильных энергоисточников на базе российских технологий атомного судостроения. Станция оснащена двумя реакторными установками КЛТ-40С, которые способны вырабатывать до 70 МВт электроэнергии и 50 Гкал/ч тепловой энергии в номинальном рабочем режиме, что достаточно для поддержания жизнедеятельности города с населением около 100 тыс. человек. ПЭБ - это уникальный и первый в мире проект мобильного транспортабельного энергоблока малой мощности. Он предназначен для эксплуатации в районах Крайнего Севера и Дальнего Востока.
В путь отправился энергоблок плавучей атомной электростанции. За скучным, казалось бы, энциклопедическим описанием скрывается неимоверная мощь.
Не вдаваясь в сухие цифры, один такой блок может легко обеспечить теплом, светом, и даже пресной водой город с население больше 100 тысяч человек. Для сравнения, на Чукотке, у берегов которой в итоге станция и пришвартуется, всего 50 тысяч жителей.
Огромное сооружение длиной 144 метра, это как полтора футбольных поля, 30 метров в высоту, примерно как стандартная девятиэтажка. Ближайшие дней 20 энгергоблок будут буксировать вокруг Скандинавии, в Мурманск, где пройдет второй этап подготовки. А конечный пункт назначения - Певек.
Так первый в истории плавучий атомный энергоблок провожали в путь длиною больше года - от Петербурга до далекого чукотского Певека. С родного причала взволнованные рабочие Балтийского завода почти два часа напряженно следили за тем, как их «Академик», окруженный транспортными буксирами, медленно отходит.
Со скоростью всего пять узлов, это около девяти километров в час, первая в мире плавучая атомная теплоэлектростанция покидает Петербург. Все 50 километров пути по Неве и Финскому заливу станцию провожать будут речные буксиры. Поздно вечером их сменят более габаритные морские буксиры. «Академик Ломоносов» выйдет в воды Балтийского моря.
Впереди больше двух тысяч морских миль. К новому порту буксирный караван пройдет через четыре моря. Вдоль берегов Эстонии, Дании, Финляндии, Швеции и Норвегии станция пройдет абсолютно пустой. Ядерное топливо загружать решено уже в Мурманске, лишь после станция продолжит путь на Чукотку. Соседние страны могут быть спокойны - ядерной угрозы их безопасности нет.
Павел Ипатов
Заместитель генерального директора концерна «Росэгергоатом», руководитель проекта по сооружению и эксплуатации плавучих атомных теплоэлектростанции
Это связано прежде всего с тем, что это первый энергоблок - вообще первый в мире, - и международных правил по транспортировке подобных объектов сегодня просто не существует. Сегодня транспортировка этого судна без ядерного топлива, это, на мой взгляд, наиболее правильное решение, во-первых, с точки зрения безопасности, и с точки зрения вообще добрососедского отношения с этими странами.
Проект, который уже вошел в мировую историю, «Росатом» вынашивал давно. Почти девять лет на Балтийском заводе в Петербурге кропотливо строили то, что до них еще никто не делал. Хотя пытались во многих странах. Китай собирался построить такие же плавучие станции лишь после 2020 года. Россия сделала раньше. И первенство в проектах энергоразвития страна уступать не собирается и дальше, о чем президенту еще в феврале доложил глава «Росатома».
Алексей Лихачев
Генеральный директор госкорпорации «Росатом»
Очень важно также отметить, что не только такие мощные станции, но и целый ряд источников небольшой и средней мощности находятся в разработке в госкорпорации. В этом году наш «первенец» - плавучая атомная станция «Академик Ломоносов» - начнет свою работу; мы планируем произвести физпуск. Все эти наработки, Владимир Владимирович, в нашей энергетической, что ли, атомной повестке дня позволяют нам сохранять международное лидерство. Несмотря на жесточайшую конкуренцию, мы строим сегодня за рубежом больше блоков, чем все остальные страны вместе взятые.
Еще на этапе строительства на Балтийском заводе регулярно встречали потенциальных покупателей из стран арабского мира и Индонезии. Такие плавучие теплоэлектростанции могут работать ведь и на опреснение воды. До 240 тысяч кубометров пресной воды в сутки. Но самый первый в мире плавучий энергоблок не для продажи за границу - станция станет источником тепла и электроэнергии для тысяч жителей Чукотки. Ее строили специально для самого северного города страны Певека. На землях вечной мерзлоты «Академик Ломоносов» заменит небольшую по мощности Билибинскую АЭС. Срок ее эксплуатации истекает через несколько лет.
Павел Ипатов
Заместитель генерального директора концерна «Росэгергоатом», руководитель проекта по сооружению и эксплуатации плавучей атомной теплоэлектростанции
Север, вообще, весь Север, он достаточно чувствителен к деятельности человека. Так вот, плавучий энергоблок хорош тем, что он пришел, свой срок отработал, и ушел. При этом он на окружающую среду не воздействует негативно, и после себя ни радиоактивных отходов, ни загрязнения, ничего подобного негативного не оставляет.
Длиной в почти полтора футбольных поля, высотой с десятиэтажный дом, мобильную станцию снабдили двумя ядерными реакторами той же серии, что уже давно успешно используют на российских подводных лодках и ледоколах. Энергетической мощности, как говорят эксперты, хватит на город с населением в 100 тысяч жителей. И это даже в два раза больше, чем сегодня живет на всей Чукотке.
Ожидается, что в порт Мурманска «Академик Ломоносов» зайдет через 18-20 дней. Там на берегу его уже будет ждать экипаж, чтобы сразу приступить к пусковым испытаниям. Летом следующего года плавучая атомная теплоэлектростанция отправится дальше на Чукотку.
МОСКВА, 2 ноя — РИА Новости. "Росатом" успешно запустил реактор первого отечественного плавучего атомного энергоблока, сообщил РИА Новости представитель отрасли.
"Физический пуск реакторной установки правого борта плавучего энергоблока "Академик Ломоносов" состоялся в пятницу. Реакторная установка в 17:58 по московскому времени достигла минимально контролируемого уровня мощности", — сказал собеседник агентства.
"Академик Ломоносов"
Плавучий энергетический блок "Академик Ломоносов" проекта 20870 — это головной проект серии мобильных энергоблоков малой мощности. Энергоблок построили на Балтийском заводе (Санкт-Петербург). Он предназначен для работы в составе плавучей атомной теплоэлектростанции (ПАТЭС).
Энергоблок подходит для эксплуатации в районах Крайнего Севера и Дальнего Востока. Его основная цель — обеспечить энергией удаленные промышленные предприятия, портовые города, а также газовые и нефтяные платформы в открытом море. Ввести энергоблок в эксплуатацию планируется в порту Певек на Чукотке в декабре 2019 года.
"Академик Ломоносов" оснащен двумя реакторными установками КЛТ-40С, которые способны вырабатывать электрическую и тепловую энергию в номинальном рабочем режиме, что достаточно для поддержания жизнедеятельности города с населением около 100 тысяч человек.
ПАТЭС разработана с большим запасом прочности, который превышает все возможные угрозы и делает ядерные реакторы неуязвимыми для цунами и других природных катастроф. Ядерные процессы на плавучем энергоблоке отвечают всем требованиям МАГАТЭ и не угрожают окружающей среде.