Ядерний ренесанс. МАГАТЕ вдруге переглянуло прогноз у бік зростання

10.10.2023
Фото: РАЕС
Другий рік поспіль Агентство переглядає в бік підвищення свої щорічні прогнози щодо потенційного зростання ядерної енергетики в майбутні десятиліття, щоб врахувати зміну тональності глобальної дискусії про енергетику і навколишнє середовище на тлі зростаючої стурбованості ситуацією з енергетичною безпекою та зміною  клімату. Триваюче поширення відновлюваних джерел енергії може спричиняти нестабільність електричних мереж, яку атомні електростанції здатні компенсувати, стабільно постачаючи в мережі екологічно чисту електроенергію.

Оптимістичний прогноз передбачає зростання. Песимістичний – не зменшення, а збереження

Агентство переглянуло оптимістичний прогноз у бік підвищення до 873 гігават (ГВт) у 2050 році, що на 10% більше за цифру з аналогічного сценарію, представленого в попередньому році. Залежно від рівня глобальної електрифікації частка ядерної енергетики в загальній структурі енерговиробництва до 2050 року може скласти до 14% проти поточних 9,8%.
Реалізація цього прогнозу потребуватиме широкомасштабного переходу до довгострокової експлуатації в рамках рамках наявного парку АЕС і будівництва майже 600 ГВт нових потужностей у найближчі три десятиліття. Для цього, як наголошує Агентство, потрібен своєчасне введення в дію потужностей з боку підприємств галузі, що не виходить за рамки бюджету, полегшення доступу до фінансування і прогрес у сфері узгодження нормативних вимог і стандартизації промислових підходів.
Згідно з песимістичною оцінкою, встановлена потужність АЕС до 2050 року залишиться стабільною на рівні близько 400 ГВт, при цьому частка вироблюваної на АЕС електроенергії може знизитися до 6,9% через зростаючу частку інших джерел.
У документі констатується, що на кінець 2022 року загальна експлуатована потужність світової ядерної енергетики становила 393,8 гігаватів електричної потужності, які вироблялися на 438 діючих енергоблоках, розташованих у 32 країнах. У 2022 році в п'яти країнах до мережі було підключено понад 7,4 ГВт (ел.) нових потужностей. АЕС у сукупності виробили близько 2486,8 терават-годин електроенергії з низьким рівнем викидів.
Констатується, що через енергетичну кризу 2022 року в низці випадків ухвалення рішень щодо зупинки реакторів було відкладено, у зв'язку з чим оператори та регулюючі органи вжили заходів для забезпечення безпечної та надійної довгострокової експлуатації (ДСЕ).
Попит на безпечну, чисту, надійну й економічно ефективну генерацію електроенергії зберігається і зростає, і являє собою потужний стимул для того, щоб оператори продовжували термін служби АЕС на кілька десятиліть за рахунок модернізації та заходів з удосконалення основного обладнання і систем для забезпечення ДСЕ.
З 50 держав-членів, які висловили зацікавленість у використанні ядерної енергетики, 24 перебувають на етапі підготовки до прийняття рішення і займаються плануванням. Решта 26 країн працюють над впровадженням ядерної енергетики. До 2035 року кількість країн, що експлуатують АЕС, може збільшитися приблизно на 30%: до нинішніх 32 країн можуть приєднатися ще 10-12 країн. Щоб задовольнити зростаючий інтерес до ядерної енергетики, необхідно належним чином розвивати ядерну інфраструктуру.

Малі та середні модульні реактори. Хто, де і як

Одним із технологічних досягнень, що привертають увагу тих, хто відповідає за енергетичне планування і вироблення політики, є очікувана до 2030 року поява і початок експлуатації кількох перших у своєму роді конструкцій середніх та малих модульних реакторів. У результаті кілька країн, що приступають до розвитку ядерної енергетики, почали розглядати можливість впровадження ММР або продовжують стежити за розвитком цих технологій.  Зараз у 18 державах-членах на різних стадіях розроблення і впровадження перебувають понад 80 таких проєктів основних технологічних рішень С/ММР.
В Аргентині на просунутій стадії спорудження перебуває реактор CAREM-25, в основі якого лежить проект інтегрального реактора типу PWR, що має природну циркуляцію; його фізичний шлях циркуляцію; його фізичний пуск очікується у 2026 році. У липні 2021 року в Китаї розпочалося спорудження реактора ACP100, спроєктованого як багатоцільовий реактор, його промислову експлуатацію планується розпочати до кінця 2026 року. У Сполучених Штатах Америки в липні 2022 року Комісія з ядерного регулювання схвалила заявку на сертифікацію початкового проєкту конструкції АЕС VOYGR від NuScale Power. У грудні 2022 року компанія подала заявку на затвердження стандартної конструкції енергетичного модуля збільшеної потужності в шестимодульній конфігурації, який планується продемонструвати в Айдахській національній лабораторії у 2029 році.
Франція розробляє NUWARD – проєкт реактора PWR з інтегральним компонуванням, який здатний виробляти 340 МВт (ел.) за рахунок використання двох незалежних реакторних блоків потужністю по 170 МВт (ел.) кожен, що забезпечує гнучкість експлуатації. Заливка фундаменту для першого у своєму роді реактора NUWARD розпочнеться у Франції до 2030 року. NUWARD є дослідним ММР для Франції, Чехії і Фінляндії.
У Сполученому Королівстві в Управлінні з ядерного регулювання проводиться загальна оцінка проєкту ММР розробки компанії "Роллс-Ройс" - трипетльового реактора типу PWR, що має розрахункову потужність 470 МВт (ел.), початок спорудження якого заплановано на 2026 рік. Існують також проєкти ММР, в основу яких покладено технологію киплячого реактора з природною циркуляцією теплоносія.
Комісія з ядерного регулювання США та Комісія з ядерної безпеки Канади розглядають заявку на видачу ліцензії на будівництво реактора BWRX-300 потужністю 300 МВт (ел.), який був розроблений у Сполучених Штатах Америки і який планується встановити на АЕС Дарлінгтон в Онтаріо, Канада, та на майданчику в Клінч-Рівер, штат Теннессі, Сполучені Штати Америки. Канадський план дій щодо малих модульних реакторів передбачає також заплановане впровадження так званого мікромодульного реактора - модульного високотемпературного реактора з газоподібним теплоносієм (MHTGR), що видає потужність 15 МВт (тепл.) для когенерації електроенергії та технологічного тепла в Чок-Ріверських лабораторіях.
У Республіці Корея процес ліцензування у співпраці із Саудівською Аравією проходить проєкт системно-інтегрованого модульного вдосконаленого реактора (SMART) потужністю 110 МВт (ел.) Корейський консорціум приступив до розробки ММР інноваційної конструкції - реактора типу PWR потужністю 170 МВт (ел.), який матиме поліпшені характеристики безпеки і економічної ефективності.
До сімейства технологій, що використовуються для створення ММР, належать також реактори на сольових розплавах. Нині в Данії, Індонезії, Канаді, Китаї, Нідерландах, Індонезії, Канаді, Китаї, Сполученому Королівстві, Сполучених Штатах Америки, Франції та Японії здійснюються такі проєкти, що перебувають на різних етапах.

Старі і нові технології. Штучний інтелект і когенерація

Водоохолоджувані реактори (WCR), як і раніше, відіграють значну роль у комерційній ядерній галузі, і нині на них припадає понад 95% усіх діючих цивільних енергетичних реакторів у світі. Вектор глобального розвитку ядерної енергетики спрямований на прискорене впровадження вдосконалених реакторів, особливо реакторів малої та середньої потужності і модульних реакторів, і на розширене використання АЕС для застосувань, не пов'язаних із виробленням електроенергії, таких як централізоване теплопостачання, виробництво водню та опріснення.
МАГАТЕ констатує, що когенерація електроенергії та тепла для неелектричних застосувань ядерної енергії - це надійна і перевірена технологія, що володіє широкими ринковими перспективами і потенціалом розвитку, інтерес до якої продовжує зростати в усьому світі.
У огляді також йдеться про штучний інтелект. З появою потужних обчислювальних можливостей та інструментів аналізу даних ядерна галузь починає впроваджувати штучний інтелект (ШІ), методи машинного навчання (МО) і глибокого навчання для модернізації систем експлуатації та систем, використовуваних для потреб короткострокового та довгострокового технічного обслуговування, а також передові методи виробництва. Технологія блокчейн може мати різні застосування на всіх етапах ядерно-енергетичного ланцюга постачання, - зазначає МАГАТЕ.
У галузі термоядерного синтезу на додаток до наукових експериментів держави-члени прискорюють розробку технологій, якою почали займатися приватні компанії, завдяки чому істотно зросли інвестиції в її розвиток і було досягнуто низки проривних результатів, а великомасштабні міжнародні та національні проєкти з термоядерного синтезу успішно просуваються вперед. Ефективність як моделювання динаміки плазми з використанням ШІ, так і управління експериментами з термоядерного синтезу в реальному часу вдалося значно підвищити, що дає змогу розраховувати на швидке отримання енергії термоядерного синтезу, - вважає Агентство.
У всьому світі триває зростання інтересу до дослідницьких реакторів. На додаток до 233 діючих дослідницьких реакторів велося будівництво ще одинадцяти. Частка дослідницьких реакторів, що перебувають в експлуатації не менше 40 років, наближається до 70%. Деякі організації, які займаються експлуатацією найбільш затребуваних дослідницьких реакторів, розглядають можливість продовження терміну їх активної експлуатації до 80-100 років.
Тенденції використання безпілотних літальних апаратів (БПЛА) для виявлення і відстеження випромінювання в даний час все більше визначаються новими параметрами, що тяжіють до збільшення корисного навантаження, безпеки та тривалості польоту, міцності і точності наведення. На ринку з'явилися нові БПЛА для виявлення випромінювання і гамма-спектрометрії, що являють собою комплексне рішення для складання радіологічних планів і для інших застосувань. 

Проблемні моменти. Уран, ВЯП, зняття з експлуатації

Стійке зростання спотової ціни на уран пожвавило галузь видобутку урану, і кілька первинних виробників стали намагатися відновити свої операції, які були законсервовані через низьку спотову ціну. В останні два роки завдяки позитивним сигналам на ринку урану геологорозвідувальна діяльність активізувалася.
Швидкість накопичення відпрацьованого ядерного палива у світових сховищах становить приблизно 7 тис. тонн важкого металу на рік, при цьому в сховищах перебуває близько 320 тис. тВМ. У країнах з ядерними програмами, що давно існують, що реалізують стратегії відкритого паливного циклу, головні труднощі, як і раніше, пов'язані з необхідністю збільшення ємності сховищ ВЯП і термінів його зберігання перед захороненням.
Дедалі важливішу роль у здійсненні проєктів з виведення з експлуатації ядерних установок відіграють цифрові технології, які допомагають у плануванні та практичній роботі, включаючи більш якісну візуалізацію сценаріїв виведення з експлуатації як для операторів, так і для зовнішніх зацікавлених сторін. Технології доповненої реальності і віртуальної реальності активно вивчаються на предмет використання в діяльності з виведення з експлуатації та навчання операторів.
Нова тенденція в галузі відновлення довкілля - включення до концепції зменшення шкоди такого елемента, як підвищення цінності забрудненої ділянки. В умовах циклічної економіки відновлення також є найважливішим етапом гірничодобувних робіт, оскільки дає змогу очистити ділянку для продуктивного використання в майбутньому.
У 2022 році в галузі поводження з радіоактивними відходами, як і раніше, спостерігався стійкий прогрес, особливо в реалізації програм глибинного геологічного захоронення і подальшому безпечному впровадженні технологій поводження з відходами перед захороненням.
Зростають масштаби повернення вилучених з ужитку високоактивних джерел постачальникам для переробки та захоронення. У 2023 році планується вивезти понад 30 високоактивних джерел більш ніж з десяти держав-членів. Проте захоронення, як і раніше, пов'язане з труднощами, особливо в країнах з менш масштабними ядерними програмами.

Нове будівництво