Атомно-энергетический комплекс: развитие на основе инноваций

Сегодня, когда атомная энергетика перевалила за первые полвека своего развития, во всем мире наблюдается феномен «атомного ренессанса» - резкое усиление интереса различных государств к возможностям атомного энергообеспечения экономики. Особенно отчетливо этот феномен проявляется в бурно растущих азиатских странах. Каковы перспективы и возможности инновационного развития атомно-энергетического комплекса России, его экономические и технологические основы? Как инновационные разработки могут быть использованы на зарубежных рынках? Единая энергетическая система нашей страны связывает все ее части в единое целое, однако развитие энергетического комплекса не может идти одновременно по всем направлениям. Кроме того, в ряде отдаленных регионов нет единой энергосистемы, там требуется использовать новые технические и технологические решения. Наиболее реальное из «прорывных» направлений - атомная энергетика.
В политике развития на основе инноваций определяющую роль играет фактор времени: успех должен и может быть достигнут в достаточно короткие сроки. Достаточно очевидны и основные принципы инновационных процессов:
• уровни развития каждого элемента в едином технологическом комплексе не могут различаться слишком сильно, - любая система принципиально отторгает чужеродные элементы, даже если они сулят значительные выгоды;
• успешная и долговременная инновационная политика предполагает совместимость нового технологического и экономического уклада с прежними укладами.
В основе стратегии развития системы атомных электростанций (АЭС) и связанных с этой системой предприятий ядерного топливного цикла лежит потребность реального сектора экономики в энергетическом потенциале (рынок энергии и мощности) атомной энергетики. Показатели роста выработки электроэнергии на АЭС и коэффициента использования установленной мощности (КИУМ) позволяют говорить о достаточной научно-технической обеспеченности и устойчивости атомно-энергетического комплекса России в ближайшей перспективе. Потенциальный потребитель его продукции и услуг - это формирующийся сейчас общероссийский Федеральный оптовый рынок электроэнергии и мощностей (ФОРЭМ).
Формированию рыночных отношений в сфере использования атомной энергии присуща своя специфика. К числу новых перспективных рынков здесь относятся обеспечение теплом и электроэнергией на базе плавучих атомных энергоблоков, «малая» атомная энергетика и ряд других инновационных направлений. Научно-технический и технологический маркетинг позволяет проводить оценки рыночной востребованности новых технологий и тем самым представляет собой неотъемлемый элемент всей системы инновационного развития атомно-энергетического комплекса. Развитие традиционных АЭС также идет по целому ряду новых направлений. Так, на пущенном в эксплуатацию третьем энергоблоке Калининской АЭС совершенно новая «инновационная» АСУ ТП на основе отечественных цифровых технологий. Это пример технологических инноваций, которые безусловно займут достойное место на мировом рынке атомной энергетики.
Технологическая платформа инновационного развития - это совокупность научно-технических знаний, процессов, материалов и оборудования, а также систем управления, которые могут быть использованы при разработке, производстве и эксплуатации перспективных источников энергии. Научно-технический базис такой платформы формируется в исследовательских организациях, на испытательных стендах, исследовательских реакторах и других научных площадках. В сентябре 2005 года состоялось расширенное заседание Научно-технического совета Федерального агентства по атомной энергии с повесткой дня «Инновационное развитие атомно-энергетического комплекса - следующие 60 лет», на котором обсуждались принципиальные проблемы и перспективы развития атомной энергетики России в контексте отечественного и мирового опыта, а также тенденций перспективного энергоснабжения.
Зарубежные проекты АЭС с реакторами EPR-1600 и АР-1000 стали убедительным «инженерным доказательством» реальности нового революционно-эволюционного подхода в инженерном обеспечении использования атомной энергии. Недавняя победа европейского проекта EPR-1600 в тендере на строительство АЭС в Финляндии продемонстрировала востребованность подобных инновационных разработок.
Разрабатываемый сегодня в России проект реактора ВВЭР-1500 имеет хорошие перспективы для конкуренции с аналогичными европейскими реакторами, отвечая современным мировым требованиям и по безопасности, и по экологическим и экономическим параметрам. Важный фактор устойчивости инновационного развития - это серийность в строительстве новых АЭС, в обеспечении которой Россия имеет большой опыт. Изготовление модулей АЭС в заводских условиях и сборка их на площадке строительства существенно ускоряет создание новых АЭС.
Прогнозы развития атомной энергетики на ближайшие 50-60 лет убеждают в необходимости кардинального расширения ее минерально-сырьевой базы, способного обеспечить значительный рост производства ядерного топлива как для традиционных тепловых реакторов, так и для реакторов нового поколения. Кроме того, необходимо оперативное освоение месторождений полезных ископаемых для расширения производства конструкционных материалов атомной энергетики. Замкнутый ядерный топливный цикл на базе реакторов на быстрых нейтронах позволит в перспективе обеспечить атомную энергетику на длительную перспективу.
Россия - единственная страна в мире, продолжающая успешно эксплуатировать промышленный демонстрационно-коммерческий реактор на быстрых нейтронах с натриевым теплоносителем БН-600. Этот опыт привлекает к себе внимание специалистов всех стран, развивающих программы быстрых реакторов: была решена основная задача - продемонстрирована длительная, эффективная и безопасная работа энергоблока с реактором на быстрых нейтронах. Реализуется проект реактора БН-800, который должен стать основой для промышленного производства электроэнергии на АЭС, в 2006 году из федерального бюджета запланировано выделить на этот проект дополнительные средства.
Уровень инновационных разработок различных типов реакторов на быстрых нейтронах можно охарактеризовать следующим образом:
• Быстрые реакторы с натриевым теплоносителем.
Продемонстрированы работоспособность и безопасность.
• Быстрые реакторы с тяжелыми жидкометаллическими теплоносителями.
Создан значительный задел для дальнейшего анализа эффективности на головной (свинец-висмут) и экспериментальной (свинец) установках.
• Газо- и пароохлаждаемые реакторы.
Разработки на стадии концептуальных исследований.
В результате разработки новых материалов для атомной энергетики уже удалось снять проблему хрупкого разрушения корпусов реакторов при их длительной эксплуатации (для строящихся реакторов ВВЭР-1000 и проектируемого реактора ВВЭР-1500). Освоен промышленный выпуск стали на базе марки 15Х2МФА с существенно повышенным радиационным ресурсом по сравнению с никельсодержащими отечественными марками типа 15Х2НМФА и зарубежными системы Mn-Ni-Mo, в том числе малоактивируемой стали 15Х2ВФА для атомного машиностроения. Значительно снижены поток и флюенс нейтронов, которые должны воздействовать на корпус проектируемого реактора типа ВВЭР-1500. Разработанная концепция создания материалов для поэтапного повышения выгорания топлива реакторов типа БН позволяет ожидать существенного роста их экономических показателей.
Полувековой опыт успешного развития отечественной атомной промышленности, науки и техники был во многом обусловлен тем, что работы как по созданию новейших технологий и уникального оборудования, так и по их оснащению принципиально новыми приборными средствами были развернуты практически одновременно. Так в свое время сформировалась новая отрасль экономики - ядерное приборостроение и измерительно-информационные технологии атомной промышленности. Актуальнейшая сегодня задача - качественное обновление информационных технологий и приборного обеспечения предприятий ядерной энергетики, ядерно-топливного цикла и других отраслей промышленности, использующих достижения радиационной техники на основе формирования в ядерном приборостроении устойчивого инновационного механизма.
Автоматизированные системы и комплексы программно-технических средств позволяют решить и главную проблему - обеспечение ядерной и радиационной безопасности при использовании атомной энергии. Важнейший элемент системы обеспечения безопасности - это государственное управление использованием атомной энергии, государственные гарантии безопасности в этой сфере и предписываемое международными нормами наличие независимого от производителя и оператора контролирующего государственного органа, обеспечивающего конечную ответственность государства за безопасность использования любых ядерных технологий.
В нашей стране заложены прочные научно-технические основы для инновационного развития атомно-энергетического комплекса. Успех такого развития будет зависеть от формирования инновационной инфраструктуры, учитывающей специфику высокотехнологичных отраслей, к числу которых принадлежит и атомная энергетика.