Экономические опыт серийного изготовления, монтажа и ремонта транспортных ЯЭУ

Митенков Ф.М., Авербах Б.А., Антюфеева И.Н. (ФГУП «ОКБМ»), Кузнецов В.П. (РНЦ «КИ»)

В статье на примере опыта серийного производства и эксплуатации транспортных ядерных энергоустановок рассмотрена возможность снижения капитальных затрат в коммерческой атомной энергетике за счет серийности, унификации оборудования и технологических процессов при индустриальном производстве таких установок.

Показана целесообразность заимствования для коммерческих атомных станций наиболее эффективных решений, организационно-технических и технологических подходов, реализованных при создании отечественных транспортных ядерных энергетических установок (ЯЭУ).

1. Отечественный и зарубежный опыт снижения затрат на строительство атомных станций

Опыт ведущих стран в области стационарной атомной энергетики демонстрирует значительные сокращения затрат за счет стандартизации, совершенствования технологии и повышения производительности труда при серийном строительстве унифицированных энергоблоков. Эффект снижения капитальных затрат при серийном промышленном строительстве стандартных энергоблоков АЭС с реакторами типа PWR во Франции составляет 20-40% [1].

Из практики сооружения отечественных АЭС с реакторами типа ВВЭР известно, что подавляющее большинство энергоблоков создавалось по индивидуальным проектам, которые в значительной степени отличались как от предыдущих, так и последующих – и по проектным решениям (составу оборудования, компоновке), и по организационно-техническим подходам, являясь уникальными, головными, со всеми характерными только для головных энергоблоков затратами.

Исключением в опыте атомного энергостроительства СССР явилось поточное строительство по типовому проекту четырех энергоблоков первой очереди Запорожской АЭС (ЗАЭС), которая была объявлена головной опытно-показательной стройкой. Эффективность поточного метода к тому времени уже была подтверждена на строительстве Ладыженской, Запорожской ГРЭС и других тепловых электростанций, для которых сроки ввода энергоблоков были сокращены почти в 2 раза, а трудозатраты на 1 кВт установленной мощности снижены на 30-40 % [2].

На стадии разработки проекта ЗАЭС был учтен опыт строительства и монтажа оборудования Нововоронежской, Южно-Украинской и Калининской АЭС, использованы такие преимущества унифицированных проектов, как полная повторяемость всех конструкций для каждого энергоблока, унификация узлов зданий и сооружений, применение индустриальных конструкций полной заводской готовности. Принятые решения позволили организовать поточное строительство нескольких идентичных энергоблоков ЗАЭС одними и теми же специализированными строительно-монтажными организациями. Положительный опыт строительства первых трех энергоблоков ЗАЭС, включая результаты анализа технико-экономических и конструктивно-технологических показателей, был опубликован в выпусках серии номеров журнала «Энергетическое строительство» 1982-1987 гг. Однако, после Чернобыльской аварии резко сократилось, а после распада СССР практически свелось к нулю количество и объем публикаций о строительстве и эксплуатации АЭС.

Но главное – резко сократилось финансирование и на время прекратилось проектирование и строительство новых энергоблоков АЭС, что способствовало утрате приобретенного опыта.

2. Экономический опыт создания отечественных транспортных атомных энергетических установок

В течение нескольких десятилетий в нашей стране развивалось важное направление атомной энергетики – транспортные ядерные энергетические установки. Опыт успешной эксплуатации таких установок, разработанных ФГУП «ОКБМ», насчитывает к настоящему времени более 6 800 реакторо-лет, что может быть сравнимо по порядку величины с наработкой всех стационарных АЭС в мире, которая оценивается величиной 11 000 реакторо-лет (из них на АЭС России – около 760 реакторо-лет, в странах СНГ и бывшего соцлагеря – еще ~ 780 реакторо-лет). Сбор, обобщение и анализ экономических данных по транспортным ядерным энергоустановкам, имея самостоятельное значение, важны также для создания коммерческой атомной энергетики с улучшенными экономическими характеристиками.

В 2003-2005 г. ФГУП «ОКБМ» по инициативе академика РАН Е.П. Велихова выполнены исследования экономики жизненного цикла транспортных ядерных энергетических установок (ЯЭУ) в период их интенсивного строительства и эксплуатации в 1963-1992 гг. Работа выполнена в три этапа с привлечением данных основных заводов-изготовителей оборудования реакторных установок, судостроительных и судоремонтных предприятий. На первом этапе исследований проведен анализ экономических характеристик серийного изготовления на машиностроительных заводах оборудования реакторных установок (РУ), спроектированных ФГУП «ОКБМ». Обобщен тридцатилетний опыт серийного производства сотен комплектов оборудования РУ [3]. Проведен анализ экономических показателей производства серий однотипного оборудования РУ, включающих от нескольких сотен до нескольких тысяч единиц.

Исследования на втором этапе НИР включали в себя анализ стадии монтажа систем и оборудования транспортных ЯЭУ в условиях судостроительного производства. Сумма двух первых этапов НИР охватывает полный цикл создания транспортных ядерных энергетических установок – аналогов атомных станций: проектирование, подготовка производства, изготовление, поставка, монтаж, испытания.

Третий этап посвящен анализу затрат при эксплуатации, включая продление срока службы, ремонты и замену оборудования, а также проработке вопросов представительности фактических данных по экономике жизненного цикла транспортных ЯРУ применительно к коммерческой атомной энергетике.

В результате исследования выявлены определенные тенденции изменения экономических показателей серийного производства при создании транспортных ЯЭУ. Так, при серийном изготовлении комплектов оборудования РУ, их стоимость может быть снижена на 30-35 %. Себестоимость монтажных работ на судостроительных предприятиях снижается на 20-40 %. Эффект серийности при монтаже оборудования и систем может усиливаться и проявляться уже на второй установке в серии за счет:

- применения двух комплектов оборудования в составе двухреакторных ЯЭУ;

- применения унифицированного оборудования для ЯЭУ различных серий, позволяющего увеличить серийность;

- высокой интенсивности выпуска продукции, следствием которой является неразрывность технологических процессов;

- конструктивно-технологических решений, изначально заложенных в проектах оборудования и систем и направленных на снижение затрат, в том числе максимально высокого процента заводской готовности поставок – поставки комплектов оборудования в виде готовых блоков, агрегатов, контрольной сборки агрегатов РУ на машиностроительном заводе и т.п.

На этапе эксплуатации выделена стадия заводского ремонта энергоотсеков в условиях специализированных судоремонтных заводов, которая характеризуется набором экономических показателей и тенденций их изменения, аналогичных стадиям изготовления и монтажа оборудования и систем ЯЭУ. Среднее снижение стоимости ремонтных работ в условиях специализированных судоремонтных предприятий оценивается величиной не менее 30 %.

Изменение основного натурального параметра - трудоемкости в процессе серийного производства для всей номенклатуры оборудования РУ и систем ЯЭУ отражает существенное увеличение производительности труда. Трудоемкость изготовления отдельных видов оборудования РУ (исключая головные образцы) снизилась в 2-3 раза, а в сумме по комплекту тепломеханического оборудования снижение составило не менее 50% (см. рисунки 1 и 2).

Трудоемкость монтажных работ по ядерной энергетической установке снизилась на 15-20 % по отношению ко второй ЯЭУ в серии, то есть без учета затрат на освоение и подготовку производства (см. рисунок 3). По отношению к головным объектам эффект снижения трудоемкости еще более значителен.

Трудоемкость ремонта транспортных РУ, несмотря на характерные для специфики судоремонта значительные различия в объемах ремонта для каждого объекта в серии, имеет тенденцию к снижению, в среднем на ~30 % (см. рисунок 4).

3. Основные факторы, влияющие на величину затрат

Сокращение затрат является важнейшей целью, начиная с самой ранней стадии жизненного цикла энергоустановок – научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ (НИОКР).

Собственный опыт ФГУП «ОКБМ» по проектированию РУ и их оборудования в совокупности с результатами выполненной НИР свидетельствует, что сокращению затрат на проведение НИОКР способствуют:

- специализация проектных организаций;

- наличие межотраслевой или государственной программы и отчетность перед Заказчиком;

- заимствование узлов и технических решений, успешно зарекомендовавших себя в эксплуатации, стремление к применению унифицированных изделий и узлов;

- экспериментальная проверка технических решений на макетах, широкое использование математического моделирования;

- учет фактического состояния производства, своевременная разработка задания на подготовку производства, оперативная «обратная связь» с производством и эксплуатацией;

- совмещение стадий проектирования;

- компьютеризация процессов проектирования, современные методики расчетов и обработки результатов испытаний.

На стадиях изготовления, монтажа и ремонта оборудования и систем ЯЭУ способствуют сокращению затрат:

а) фактор верхнего уровня – государственное участие, направленное на соблюдение целей, сроков, бюджетных рамок и качества и определяющее:

- наличие программы, включающей в себя цели, планируемые результаты, объемы работ, сроки, Заказчиков, участников, контрагентов, финансирование, приоритетность поставок и выделения ресурсов и т.п.;

- централизованное достаточное стабильное финансирование, льготы по налогам и т.п.;

- контроль Заказчиком графика работ, объемов и сроков поставок;

- межотраслевую кооперацию;

б) отраслевые факторы:

- специализация промышленных предприятий на выпуске определенной продукции;

- накопление и изучение опыта работ, совершенствование технологий, оснастки, методов контроля и т.п. специальными отраслевыми структурами, конструкторскими, технологическими и научно-исследовательскими институтами;

- контроль трудоемкости и целенаправленная деятельность по снижению трудоемкости;

- контроль сроков работ внутри отрасли;

- отраслевые программы повышения квалификации персонала;

в) общепромышленные факторы:

- серийность производства;

- агрегатная поставка и агрегатный монтаж установок;

- унификация и стандартизация технологических процессов, комплектующих, оснастки и т.п.;

- неразрывность технологических процессов при выпуске партии серийных изделий;

- интенсивность производства и объем производства.

Причинами увеличения затрат на стадиях промышленного изготовления оборудования, монтажа и ремонта систем транспортных ЯЭУ, как правило, являются:

- доработка систем и модернизация оборудования после запуска серии в производство, разунификация;

- снижение объема и интенсивности производства, которое приводит к нарушению неразрывности технологических процессов и дополнительным затратам на восстановление производства;

- изменения в схеме производственной кооперации, нестабильность поставок;

- нестабильность регулирующей нормативной документации;

- нестабильность экономической обстановки в стране и на предприятиях.

4. Представительность полученных результатов исследования для коммерческой атомной энергетики

Формируемая в настоящее время Федеральная целевая программа (ФЦП) «Развитие атомного энергопромышленного комплекса России на 2007-2010 годы и на период до 2015 года» направлена на интенсивное серийное строительство унифицированных энергоблоков АЭС типа ВВЭР электрической мощностью 1100-1200 МВт для производства электроэнергии и тепла. Другая ФЦП - «Новая технологическая платформа развития атомной энергетики России» предусматривает серийное строительство энергоблоков большой мощности с реакторами на быстрых нейтронах и замкнутым топливным циклом. Разрабатывается также программа создания атомных станций малой и средней мощности для региональной энергетики.

Во всех перечисленных программах выдвинуто требование по повышению экономической эффективности энергоблоков, в том числе за счет снижения удельной стоимости промстроительства и снижения стоимости выработки электроэнергии.

Применимость результатов анализа фактических данных по экономике жизненного цикла транспортных ЯЭУ в коммерческой атомной энергетике России оправдана, поскольку технические принципы, заложенные в структурах транспортных и стационарных реакторных установок, аналогичны. Несмотря на то, что имеют место определенные отличия, связанные с масштабом и конструктивным исполнением этих установок, полученные результаты исследования серийного производства транспортных ЯЭУ могут быть использованы при серийном создании коммерческих АЭС большой, средней и малой мощности.

Исследования экономики транспортных ядерных энергетических установок представляет интерес в части возможности заимствования наиболее эффективных методов из практики транспортного атомного энергомашиностроения, судостроения, централизованного ремонта оборудования энергоотсеков, организационно-технических и технологических подходов. В максимальной мере это касается проектов атомных станций малой и средней мощности – как в наземном исполнении, так и плавучих энергоблоков, разрабатываемых с использованием основных решений транспортных ЯЭУ. К числу этих проектов относятся атомные станции с РУ типа КЛТ, АБВ, ВБЭР разработки ФГУП «ОКБМ», создание которых основано на использовании судовых технологий с эволюционным сокращением затрат в условиях серийного производства, а также проектной и технологической унификации.

Для малых серий ЯЭУ получение экономического эффекта будет возможно за счет использования в новых проектах унифицированных решений, унифицированного оборудования; максимального использования преимуществ эволюционного совершенствования и развития проектов с допустимой ориентацией на существующие технологии, производственную базу машиностроительных и крупных судостроительных заводов, сохранившуюся кооперацию. При неизбежном в развитии техники внедрении качественно новых проектных решений для перспективных энергоблоков необходим сравнительный анализ их технико-экономической эффективности.

Выводы

В результате проведенных исследований на примере крупной области атомного машиностроения – серийного производства транспортных ядерных энергетических установок – показано, что при переходе на индустриальное серийное производство коммерческих АЭС могут быть реализованы значительные резервы снижения затрат на всех стадиях их жизненного цикла и, следовательно, снижены капитальные затраты и себестоимость произведенной энергии.

Литература
1. OECD/NEA, Reduction of Capital Costs of Nuclear Power Plants, OECD 2000, p 12, 81-82.
2. Кочерга А.В., Цененко И.К. Предварительные итоги строительства первого энергоблока Запорожской АЭС. Энергетическое строительство, 1985, № 2, с. 7-14.
3. Митенков Ф.М., Авербах Б.А., Антюфеева И.Н., Гуреева Л.В. Концептуальное исследование опыта серийного промышленного производства и влияния основных факторов на экономику жизненного цикла транспортных ядерных реакторных установок. Труды Второй Международной научно-технической конференции Energy-Strat’ 2004 «Планирование развития энергетики: методология, программное обеспечение, приложения» 25-27 октября 2004 г., Москва.

назад

Материалы из архива

3.2008 Нужна ли России морская стратегия

Развитие военно-морской стратегии (ВМС) с древнейших времён и до наших дней шло параллельно с практикой  применения сухопутных и  военно-морских сил. В России основы ВМС заложили Пётр I , Г.А.Спиридов, Ф.Ф.Ушаков, Д.Н.Сенявин. Период первой и второй мировых войн внёс свой вклад в военно-морское искусство и способствовал развитию военно-морской стратегии. Как создавалось военно-стратегическое направление в нашей стране , рассказывает Владимир Георгиевич  Лебедько, к.в.н., проф., контр-адмирал в отставке,  в течение ряда лет руководивший ведущими управлениями оперативно-стратегических штабов флота и сухопутных сил.

6.2006 Синдром эмоционального выгорания

С.Г.Кривенков, к.б.н., д. ф. в области философии и психологии личности; Ж.В.Волкова, психолог СПбНЦЭПР Еще в 1970-е годы XX века было введено понятие "синдром эмоционального выгорания". Прежде всего это явление характерно для представителей профессий типа "человек - человек", которые вынужденны постоянно общаться с другими людьми, причем не по собственному выбору. Несколько десятилетий назад Кристиной Маслач была дана "хлесткая" формулировка: "Сгорание - плата за сочувствие".

11.2009 Щит будущих поколений

Евгений Трифонов, gazeta.ruОдин из главных вопросов оборонной политики России – разумно ли ядерное разоружение страны в условиях появления все новых и новых ядерных держав. Чуть более полумесяца остается до 5 декабря, когда Россия и США должны представить согласованный Договор по стратегическим наступательным вооружениям, но сблизить позиции двух стран пока не удается. Вашингтон желает сохранить жесткий контроль над российскими мобильными межконтинентальными баллистическими ракетами «Тополь», с чем не согласны в Москве.