Реактор нового поколения: за и против

В отношении проекта будущего реактора ученый мир условно можно поделить на «максималистов» и «прагматиков». «Максималисты» выступают за создание инновационного проекта, который может составить достойную конкуренцию лучшим западным образцам, таким как французский EPR, «прагматики» призывают принимать во внимание возможности российской экономики, которая исключает принципиально новые проектно-конструкторские решения.

С приходом в Росатом команды во главе с Сергеем Кириенко научная полемика вокруг проекта реактора будущего не утихла, она лишь приняла более широкие и открытые формы. В конце 2005 года в подмосковном Колонтаево прошел специальный семинар для выработки концепции базового проекта российского реактора нового поколения, т.н. «АЭС-2006». Идея семинара возникла не на пустом месте. Ей предшествовали научные споры вокруг проекта реактора ВВЭР-1500. Аналитическая справка «О выборе оборудования и параметров энергоблока с ВВЭР-1500», подготовленная директором–координатором РНЦ «Курчатовский институт» В.А.Сидоренко в августе прошлого года, явилась своего рода ответом «максималистам» (мы публикуем Справку в сокращенном варианте). Хочется верить, что драматическая история создания проекта ВВЭР-1500 (а драма эта продолжается до сих пор) не повторится в будущем.

С В.А.Сидоренко на страницах журнала полемизирует академик Ф.М.Митенков. Очевидно, истина где-то посередине. Где? Давайте искать ее вместе.

Через эволюцию к инновациям
В.А.Сидоренко, научный руководитель проекта, директор-координатор РНЦ «Курчатовский институт»

Реальность такова, что количественное увеличение вклада ядерного топлива в электроэнергетику страны будет происходить в обозримый период на основе освоенной технологии ВВЭР, независимо от прогресса в других технологиях, образования задела по другим направлениям, в том числе по бридерам, призванным решить задачу топливообеспечения ядерной энергетики на неограниченную перспективу.

С учетом тенденций развития мировой атомной энергетики, формирования и роли международного рынка ядерно-реакторных технологий приоритетной стратегической задачей для нашей страны в этом секторе энергетики является задача оптимального внутреннего развития.

Максимально возможное присутствие на мировом рынке является очень важным элементом развития ядерно-энергетических технологий, облегчающим решение сложных экономических проблем в этой области хозяйства страны. Вклад различных российских ядерных технологий и производств и их доля в мировом разделении труда будет различна в зависимости от их сегодняшнего состояния, имеющегося задела и реально возможного прогресса.

Кто в лес, кто по дрова

Понимание полезности и эффективности и, тем самым, необходимости следующего шага в мощностном ряду ВВЭР после ВВЭР-1000 сформировалось еще в период оптимистических ожиданий развития атомной энергетики в Советском Союзе.

Практические разработки таких ядерно-энергетических установок в диапазоне электрической мощности от 1500 до 2000 МВт начались в 1975 году и продолжались до 1988 года, когда окончательно определилась послечернобыльская остановка в развитии атомной энергетики, усилившаяся политическими и экономическими реформами.

В то же время в зарубежной атомной энергетике продолжалась разработка и практическое внедрение с 1989–1996 гг. аналогичных энергоблоков в диапазоне мощности до 1500 МВт.

Второй период разработки ВВЭР «большой мощности» и, тем самым, развитие технического задела, начался в 1994 году; к этому процессу, помимо организаций, традиционно связанных с технологией ВВЭР, инициативно подключилось ОКБМ, потерявшее объемы работ в других направлениях реакторостроения и уже несколько лет разрабатывавшее вариант реакторной установки мощностью 600–640 МВт.

К 1996 году были проведены различные разработки, представленные в форме «Требований» к будущей установке, хотя по содержанию они не были «Требованиями», а представляли собой предлагаемые решения, представлявшиеся разработчиками наиболее целесообразными.

Для упорядочения этой деятельности было предпринято административное усилие сосредоточить имеющийся квалификационный потенциал на выработке единых требований к установке ВВЭР следующего уровня мощности, на базе которых мог бы вестись процесс разработки вариантов и осмысленного выбора целесообразного решения для последующей реализации.

Разобщенность и неготовность к совместной работе участвующих в ней организаций привели к тому, что вместо единых требований в 1997–1999 гг. появились концептуальные проекты, различающиеся по конечным характеристикам, техническим подходам и способам решения (в обозначениях ВВЭР-1500 и УВР-1500). На базе этого в январе 1998 г. появилось решение о разработке «Технического задания» на энергоблок. Практически это означало очередную остановку в продвижении ВВЭР «большой мощности», обусловленную проявлением нового фактора в российском атомно-энергетическом сообществе – избыточного потенциала, как наследия внезапно остановившегося бурного развития. Формирование на этой основе реального соревнования – конкуренции было невозможно из-за отсутствия реального спроса и заказчика на промежуточный товар – бумажный проект и финансово-экономической недееспособности и безответственности за предлагаемые решения возможных участников соревнования.

С оглядкой на Запад

В это время ведущие атомно-энергетические фирмы Германии и Франции объединились для создания единого проекта европейского энергетического реактора (EPR) мощностью 1500 МВт с ожиданием государственного заказа и практической реализации на внутреннем и внешнем рынке на базе уже работавших разновидностей французских и немецких установок.

Имея в виду очевидную разницу в зарубежном и отечественном заделах ВВЭР- PWR «большой мощности» руководство отрасли предприняло практическую проработку варианта перевода дальнейшего развития реакторного парка российской атомной энергетики на внешние поставки. Более чем двухлетняя совместная работа экспертов двух сторон однозначно выявила нецелесообразность такого поворота технической политики. Безуспешной оказалась и проработка вариантов совместной с западными партнерами работы над проектом ВВЭР-1500, при ориентировании в значительной мере на собственные технические решения.

По существу, это была очередная попытка приостановить развитие отечественного реакторостроения по направлению ВВЭР с переключением на импорт. Уместно, в связи с этим, напомнить о первом серьезном намерении руководства страны купить в ФРГ блоки типа «Библис А» в 1974 году вместо освоения отечественной промышленностью ВВЭР-1000.

Здравое решение (на основании заключения советских экспертов) отклонить это предложение открыло путь линии ВВЭР-1000 в отечественной атомной энергетике. Временная приостановка этой линии в дальнейшем в результате межведомственной борьбы в противопоставлении РБМК – ВВЭР завершилась практически тем, что ВВЭР-1000 оказался основным, если не единственным, блоком, на который может сегодня опираться реальное развитие отечественной атомной энергетики и выход на международный рынок реакторов.

На повестку дня стало принципиальное решение: остановить отечественную атомную промышленность в технологии ВВЭР на ВВЭР-1000 или сделать следующий шаг в виде блока ВВЭР-1500.

Цена упущенного времени

Для подготовки технически и экономически оптимального решения по характеристикам предлагаемого для реализации энергоблока ВВЭР-1500, на основании всего опыта предшествующей работы и реальной ситуации в атомной отрасли, была принята единственно правильная форма дальнейшей работы: квалифицированные представители всех участников разработки предлагавшихся вариантов ВВЭР «большой мощности» были собраны в единую рабочую группу в конце 1999 года, чтобы остановить разрушительные тенденции разобщенной работы, которая велась по критериям, весьма далеким от поиска оптимального решения.

Работа этой группы завершилась формулированием в 2000 году единой концепции реакторной установки и АЭС с ВВЭР-1500.

Основной вывод: следующий шаг нужно делать, и предлагается однозначная логика и оптимальный набор технических решений при реализации энергоблока.

Этот этап завершился решением Минатома РФ 20.06.2001 г. о создании базового проекта АЭС с энергоблоками ВВЭР-1500 и об организации дальнейших работ по этому направлению.

Отсутствие реального финансирования этой работы и продолжающееся противодействие такому развитию технической политики задержало процесс еще на 2 года.

В мае 2003 года концепция АЭС с ВВЭР-1500 и основные технические решения были одобрены НТС-1 Минатома, и разработка проекта была включена в перечень основных задач Минатома.

Завершением формальной цепи событий стало двукратное рассмотрение проблемы на Коллегии Минатома и утверждение решения Коллегии, состоявшейся 14 января 2004 г., о разработке проекта в 2007 г. и сооружении головного блока в 2012 году. Очевидно, что любой пересмотр этих принципиальных решений означает отказ от дальнейшего развития технологии ВВЭР.

Многолетняя задержка реализации ожидаемого шага в повышении мощности блоков с ВВЭР уже проявилась в потере перспектив присутствия России на международном реакторном рынке. Их восстановление в той мере, которую позволит реальная конъюнктура последующих лет, будет в значительной степени определяться характеристиками предлагаемых блоков и, в первую очередь, их мощностью и сроками реализации.

Самый ближний – реально возможный срок ввода головного блока с ВВЭР-1500, определенный Коллегией Минатома, – 2012 год. Исходя из ожидаемых сегодня объемов нового строительства АЭС на период до 2020 года при замене планируемых блоков АЭС с ВВЭР-1000 на блоки с ВВЭР-1500 можно ожидать сокращение общих капитальных затрат более чем на 2 млрд долларов США.

Лучше синица в руке…

Исходя их сложившихся экономических условий практически единственным источником средств для разработки и обоснования проекта блока и его оборудования являются поступления из инвестиционной составляющей доходов Концерна Росэнергоатома от продажи электроэнергии.

Это означает, что проект новой энергетической установки должен быть принципиально эволюционный, опирающийся на проверенные и отработанные технические решения, с достаточно прозрачными улучшениями экономических, эксплуатационных показателей и характеристик безопасности, не требующими для своей разработки и обоснования больших средств и времени.

Таким образом, головной блок должен быть создан к 2012 году в рамках строго ограниченных средств на разработку.

Тем самым реальное состояние и развитие атомной отрасли России практически исключило из рассмотрения принципиально новые проектно-конструкторские решения («инновационные»), заложенные, например, в американский проект АР-1000, доведение которого до сегодняшнего состояния готовности к реализации потребовало несравненно больших средств и времени. Проведение аналогичной работы, например, по линии развития решений, заложенных в проекте ВВЭР-640, было полностью исключено в прошедший период времени политическим и экономическим развалом страны, что определило также и 15-летнюю задержку с разработкой ВВЭР-1500 даже в его «эволюционном» варианте.

В этом плане, заботясь в обязательном порядке о потенциале конкурентоспособности на внешнем рынке, в ближайшее десятилетие (как минимум) российская ядерно-реакторная технология не может обеспечить рыночные преимущества по всей сумме определяющих параметров, формирующих некоторую, условно обозначаемую «абсолютную» конкурентоспособность. Однако обязательно должен быть заложен базовый потенциал приемлемости основных показателей установки на ядерном рынке, позволяющий участвовать в нем, опираясь на все факторы происходящего там соревнования.

Основной критерий технической политики – обеспечение эффективного развития отечественной атомной энергетики, диктуемый как основной задачей, так и задачей присутствия отечественного атомного машиностроения на международном рынке ядерных технологий: изготовление основного оборудования атомной электростанции и ее реакторной установки на отечественных предприятиях. При этом следует ориентироваться на предельные возможности существующего производства без его дорогостоящей реконструкции или модернизации.

А что в перспективе?

Дальнейшее целесообразное развитие решений по энергоблоку «большой мощности» с ВВЭР будет определяться реальными процессами в экономике России и в ее атомной энергетике. В формировании стратегии развития атомной энергетики, как органичной части экономической политики и энергообеспечения экономического развития страны, необходимо четко разделять сектор энергообеспечения основных энергопотребляющих регионов, требующих большой базовой мощности и, соответственно, формирующих топливно-энергетический баланс страны, и сектор оптимального решения региональных энергетических проблем, для которых необходим и экономически целесообразен широкий спектр мощностей ядерных энергоисточников.

Роль таких ядерных энергоисточников может оказаться решающей в развитии регионов, как основной стратегической задачи возрождения страны.

При сохранении оправданного места ВВЭР большой мощности в атомной энергетике как реального способа масштабного электропроизводства на ядерном топливе будут реализовываться обозначенные в концепции ВВЭР-1500 перспективные решения, продвижение которых в существующей экономической конъюнктуре не имеет реальных перспектив.

Сюда, в первую очередь, относятся направления усовершенствования активной зоны с улучшенным топливным балансом и дальнейшим повышением характеристик «внутренней безопасности», освоение новой конструкции парогенератора (экономайзерный участок в горизонтальном парогенераторе, вертикальный парогенератор), переориентировка на тихоходные турбины (с возможным решением варианта зарубежной поставки), ряд перспективных решений по вспомогательным системам.

При этом любое изменение конструкции реактора и реакторной установки и другого оборудования энергоблока, успешно апробированных практикой, должно производиться только в условиях очевидной необходимости и целесообразности. «Альтернативный вариант реактора» следует рассматривать только в свете реального долговременного сохранения потребности в ВВЭР большой мощности и наличия реальных средств на его создание.

Эволюция – это не повторение пройденного
Ф.М.Митенков, академик, научный руководитель ОКБМ им. И.И.Африкантова

Редакция журнала «Атомная стратегия» попросила академика Ф.М.Митенкова высказать свое мнение по вопросу создания отечественного реактора нового поколения ВВЭР-1500.

– Федор Михайлович, эволюционному подходу при разработке проекта ВВЭР-1500 придается принципиальное значение. Согласны ли вы с конкретным содержанием такого подхода применительно к реактору, с которым сегодня связываются надежды на новое поколение энергоблоков российской атомной энергетики ближайших десятилетий?

– Не все понимают одинаково, что такое эволюционный подход. А ведь это отнюдь не повторение пройденного. Если бы это было так, то ни одна однажды созданная техническая (и не только техническая) система не развивалась бы. Эволюция – это все-таки изменения, осуществляемые целенаправленно в интересах совершенствования той или иной системы, достижения новых ее свойств и качеств.

Мне представляется, что в трактовке авторов концепции этого проекта его «эволюционность» оказалась жестко подчиненной двум традиционно российским факторам – дефициту времени и средств. Доминантой стала задача завершить проект в 2007 году при минимальном объеме потребных НИОКР, причем практически ничего не меняя ни в традиционных проектных подходах, ни в организации работ по проекту. Тут уж не до системной оптимизации проектных решений, которая, казалось бы, является обязательной частью любого нового проекта.

– Выбор основных технических решений, планируемых к использованию в проекте ВВЭР-1500, не оптимален?

– Я исхожу из того, что при выборе основных решений в новой разработке в принципе возможны два подхода, два варианта решения поставленной задачи. Оба они должны основываться на всестороннем анализе современных тенденций развития этого направления атомной энергетики и максимальном использовании отечественного и мирового опыта создания и эксплуатации АЭС с реакторами типа ВВЭР. Первый вариант (по определению В.А.Сидоренко, «принципиально эволюционный») предполагает определение того, при каких минимально возможных изменениях решений ВВЭР-1000 и в какой мере обеспечивается выполнение основного критерия нового проекта – его конкурентоспособности с аналогичными зарубежными проектами поколения 3+ (AP1000, EPR и др.).

В другом варианте, который и является оптимальным, разрабатывается такая концепция энергоблока АЭС, которая, безусловно, обеспечит достижение его конкурентоспособности на мировом рынке. Этот вариант предполагает использование при необходимости новых решений по оборудованию и обеспечивающим системам. При этом, естественно, учитываются объем необходимых НИР и ОКР, стоимость и сроки их выполнения.

Если по каким-то обоснованным причинам выбран все-таки первый подход – «принципиально эволюционный» – необходимо обязательно предусмотреть выполнение задельных работ по новому оборудованию, которое в первую очередь важно для обеспечения требуемой конкурентоспособности в последующих (серийных) проектах. Такое оборудование определяется по результатам анализа концепции энергоблока второго варианта.

Полагаю, что все эти вопросы нужно было прояснить значительно раньше, на начальной стадии разработки и обоснования концепции проекта ВВЭР-1500.

– Россия безнадежно отстала с созданием атомного энергоблока большой мощности, конкурентоспособного на мировом рынке?

– Россия действительно отстает с разработками реактора типа ВВЭР поколения 3+, соответствующего мировым тенденциям, но о безнадежности пока говорить не следует, поскольку еще имеются реальные возможности, по меньшей мере, не допустить дальнейшего отставания.

– Какой вам видится оптимальная стратегия развития отечественных реакторов типа ВВЭР?

– Я считаю, что в стратегическом плане более обоснованным является разработка ВВЭР-1500 по второму из указанных выше вариантов. Этот вариант реализуем, но он предполагает максимальную консолидацию сил и средств отрасли, эффективную организацию работы. Именно по такому пути, как мы знаем, пошли разработчики лучшего на сегодняшний день энергоблока нового поколения EPR и добились успеха.

Возможно, при этом потребуется некоторое увеличение времени на разработку и обоснование проекта. Что касается потребных на это финансовых средств, думаю, что нет оснований ожидать существенного превышения стоимости этого варианта по сравнению с «принципиально эволюционным» проектом. Зато реализация такого проекта позволит ликвидировать наше отставание от мирового уровня, значительно повысит опыт, знания и квалификацию наших специалистов, что имеет весьма большое значение в стратегическом плане. Хорошо известно, что квалификация конструкторов, проектантов, технологов растет именно в процессе решения новых, достаточно сложных научных и инженерных задач.

Журнал «Атомная стратегия» № 22, май 2006 г.

назад

Материалы из архива

7.2008 Кто стоит у руля американского «ядерного ренессанса»

Справка редакции сайта www.proatom.ruСамуэль Р. Бодман, министр энергетики США31 января 2005 года Сенат США единогласно избрал Самуэля Райта Бодмана на должность министра энергетики США. Бюджет министерства энергетики США  превышает 23 миллиарда долларов, а на подведомственных ему предприятиях работает более 100 тысяч человек. В  2006 г. Бодман объявил о программе господдержки проектов по строительству новых атомных электростанций в стране.

2.2006 Нефть, газ, энергия, мир, Россия: состояние и перспективы

Энергетика – один из фундаментов современной цивилизации. Здесь будет говориться об индустриальной энергетике, производящей электрическую и тепловую энергии с помощью машинных устройств. Источниками индустриальной энергии являются: нефть, газ, каменный уголь, уран-235, гидроэнергия рек, солнце и ветер.Нефть и газ, помимо энергетики, обеспечивают работу транспорта (авиация, автомобили, водные корабли и железнодорожные поезда) и являются сырьем для химических производств, производящих материалы и сельскохозяйственные удобрения.

5.2009 Русский инновационный манифест

Мы забыли о творчестве. Потребительская экономика низвела многих из нас до уровня офисного и окологосударственного планктона. Мы перестали изобретать, рваться к звездам, писать хорошие стихи. Мы стали скучными. Это тоже возможная траектория развития человечества, но она быстро заканчивается – без прометеевского начала, без божественного одарения людей технологиями и ремеслами нам остается только прозябать в брендированном транснациональными корпорациями загоне.