Атомная станция малой мощности (АСММ)

Атомная станция малой мощности (АСММ) – АЭС, предназначенная для удаленных районов с неразвитой сетевой инфраструктурой, где нецелесообразно сооружение более мощных атомный станций.

Малый модульный реактор

АСММ строятся на базе малых модульных реакторов (ММР, SMR - Small Modular Reactor):

• Малый - физически представляет собой лишь малую часть обычного ядерного реактора;
• Модульный - позволяет собирать системы и компоненты на заводе и транспортировать их в собранном виде к месту установки;
• Реактор - используют ядерное деление для выработки тепла и получения энергии;
• мощность не выше 300 МВт;
• концепция безопасности ММР часто основана на пассивных системах и присущих реактору характеристиках безопасности: низкая мощность и рабочее давление. Для отключения систем не требуется вмешательство человека или использование внешней энергии или силы, поскольку пассивные системы основаны на физических явлениях, таких как естественная циркуляция, конвекция, гравитация и самонаполнение. Это снижает вероятность небезопасного выброса радиоактивных веществ в окружающую среду в случае нештатной ситуации;
• меньшее потребление ядерного топлива (ЯТ).

Главные преимущества АСММ:

• их проще, быстрее и дешевле строить, чем обычные АЭС, которые часто разрабатываются специально для конкретного места
• они способны обеспечивать энергонезависимость труднодоступных территорий;
• можно постепенно наращивать мощность.

Преимущества АСММ с ММР серии РИТМ:

• разработаны с учетом целевых коммерческих показателей, обеспечивающих конкурентоспособность отпускной цены электроэнергии по сравнению с дизельными и угольными ТЭС;
• уникальные возможности подобных АСММ расширяют доступный рынок для данного типа энергорешения;
• это многофункциональный проект, предусматривающий:
• генерацию энергии,
• возможности теплоснабжения и опреснения воды;
• компактность на основе модульного производства,
• относительно небольшой размер малых реакторов позволяет размещать несколько энергоблоков на площадке АСММ.

Проекты АСММ реализуют на проверенных водо-водяных реакторах, которые производятся практически серийно, и на них можно продолжать унификацию и упрощать конструкцию, что позволит снизить удельные капитальные затраты.
На ледоколах использование водо-водяных реакторов составляет уже более 400 реакторо-лет.
Но вполне вероятно использовать в будущем газовые и жидкометаллические теплоносители, расплав урановой или ториевой соли в качестве топлива.

Микрореакторы

Микрореакторы - разновидность малых модульных реакторов:

• мощность - до 10 МВт;
• занимают меньшую площадь, чем другие ММР;
• могут служить резервным источником питания в чрезвычайных ситуациях;
• могут заменять дизель - генераторную установку (ДГУ).

Рынок АСММ в мире потихоньку растет.
Есть список 42 новых Инициатив социально-экономического развития (ИСЭР) России, утвержденных правительством РФ в июле 2021 г.
Туда входит ИСЭР «Новая атомная энергетика», согласно которой на 2021-2024 гг. на программу Росатома по развитию АСММ собираются направить:

• 24 млрд руб. из федерального бюджета,
• еще до 55,9 млрд руб. из Фонда национального благосостояния (ФНБ).

В 2021 и 2022 гг. - по 5 млрд руб./год, на 2023 и 2024 гг. - по 7 млрд руб.
Цель ИСЭР «Новая атомная энергетика» - разработка и строительство наземных АЭС малой мощности (до 300 МВт).
Первая АЭС малой мощности (70 МВт) - российская плавучая атомная теплоэлектростанция (ПАТЭС) Академик Ломоносов на базе реактора РИТМ трудится в г. Певек Чукотского автономного округа.
Коммерчески успешна.

В мире растет интерес к атомным станциям малой мощности:

• октябрь 2021 г. - на Машиностроительном заводе (МСЗ) - дочке топливной компании ТВЭЛ Росатома, изготовили прототип ядерного топлива для АСММ с реактором РИТМ-200Н;
• декабрь 2022 г. - Лаппеенрантский технологический университет (LUT University) Финляндии дерзко заинтересовался ММР для ЖКХ;
• февраль 2023 г. - Польша анонсировала желание построить 78 АСММ к 2038 г.;
• апрель 2023 г. - Росатом получил лицензию на установку первой наземной АСММ в Арктической зоне РФ (АЗРФ) в Усть-Янском улусе Якутии;
  
• май 2023 г. - NuScale Power LLC инвестирует около 7 млрд долл. США в строительство АСММ на Филиппинах к 2031 г.
  
• май 2023 г. - Westinghouse объявила о создании проекта ММР AP-300;
• июнь 2023 г. - США и Великобритания анонсировали Атлантическую декларацию, предполагающую противодействие России в атомной энергетике, в тч АСММ;
• июль 2023 г. - Турция подтвердила намерение строить не только АЭС, но и АСММ;
• июль 2023 г. - Польша подтвердила желание построить АСММ с американцами;
• август 2023 г. - Китайская национальная ядерная корпорация (CNNC) установила основной модуль на строящуюся АСММ ACP100 (Linglong One);
• август 2023 г. - стало известно о том, что Росатом подобрал уже 5 перспективных площадок на Чукотке, в Якутии и Красноярском крае для строительства АСММ в АЗРМ;
• сентябрь 2023 г. - шведская Kärnfull Next сообщила о намерении построить АСММ в г. Нючепинг на берегу Балтийского моря, уже без России.
• июль 2025 г. - Чешская CEZ и британская Rolls-Royce SMR подписали соглашение о подготовительных работах (Early Works Agreement) по строительству первого ММР в Чехии.

Росатом продолжает реализовать проект сооружения 1^й в мире наземной АСММ на базе реакторной установки РИТМ-200Н в Усть-Янском районе Якутии.
Для использования АСММ есть экономическое обоснование:

• завоз топлива на север Якутии сильно осложнен тяжелыми условиями Арктики;
• развитие промышленности и перспективы освоения месторождений полезных ископаемых, расположенных в районе, требуют стабильного и чистого источника энергии;
• ввод в эксплуатацию - 2028 г.

Росатом прорабатывает для Газпрома возможность перевода системы транспортировки газа с газовых турбин на электроприводы.

Власти Франции обещали поддержку на уровне 1 млрд евро для проектов малых модульных реакторов (ММР, SMR) и инновационных реакторов, которые позволят производить меньше отходов.
В феврале 2022 г. в США оператор коммунальных услуг компания Utah Associated Municipal Power Systems (UAMPS) завершил полевые работы по сбору геологических и метеорологических данных о площадке для строительства 1^го в стране малого модульного ядерного реактора (ММР, SMR) - площадке Проекта безуглеродной энергетики (CFPP).
В Китае в 2021 г. началось строительство наземного ММР.

В ноябре 2023 г. стало известно, что NuScale Power LLC может закрыть проект АСММ из-за дороговизны.
Любопытным может оказаться применение АСММ для питания ЦОД.

Перспективы АСММ - Scalin Success: Navagating the Future of Small Modular Reactors in Competitive Global Low Carbon Energy Markets

В 2024 г. New Nuclear Watch Institute с штаб-квартирой в г. Лондоне, опубликовал доклад, Scalin Success: Navagating the Future of Small Modular Reactors in Competitive Global Low Carbon Energy Markets, с анализом перспектив строительства SMR до 2050 г
Определены 25 проектов наиболее реальных, по набору комплексных критериев:

• зрелость проекта;
• развитие лицензирования;
• жизнеспособность бизнес-модели;
• оперативность поставок;
• конкурентоспособность экономики;
• потенциал рынка;
• работа с отработавшим ядерным топливом (ОЯТ) и отходами;
• цикл и подачи ядерного топлива;
• механизмы финансовой поддержки, в тч. государственная поддержка;
• размер потенциального кластера на рынке и конкуренции в соответствующих кластерах.

25 выбранных проектов сгруппированы в категории:

• first movers and front-runners (пионеры и лидеры);
• нишевые проекты;
• потенциально высокого риска и тд.

Выделено 5 лидирующих проектов АСММ в мире, способных получить наибольшие доли рынка до 2050 г.:

• RITM-200 Росатома;
• ACP-100/Linglong One China National Nuclear (CNNC);
• VOYGR от NuScale;
• BWRX-300, GE, Hitachi;
• ХЕ-100 и X-Energy.

ACP-100/Linglong One China National Nuclear (CNNC)

• мощность 310 MWth (125MWe);
• предназначен для использования на суше и на морских платформах (МП) и различных ТЭЦ, в тч. теплоснабжения (300/пара в час, горячая вода + 62,5 Мвт;
• перспективная доля рынка (в тч ACP100S - для плавучих АЭС) - до 6% глобального парка в 2050 г.;
• ввод в эксплуатацию 1 образца - в 2026 г. электростанция Янцзы, в провинции Хайнань;
• средняя стоимость строительства - 5 000 долларов/квт.

VOYGR от NuScale:

• должен обеспечить около 10% от емкости nuscale pred, установленной в глобальном мире к 2050 г. (в тч. изменение его вступления в плавающей версии VOYGR, что он развивается вместе с Prodigy Clean Energy);
• в настоящее время это единственный проект ММР США полностью лицензированный;
• NuScale, тем не менее, все еще находится в процессе получения лицензии для проекта большей мощностью 77 Мвт, который должен быть завершен в 2025 г.;
• чтобы расширить свои возможности мониторинга нагрузки, проект представляет собой систему перепуска турбины, что может отвлечь до 100% nuc тесты пара на мощность реактора непосредственно на конденсатор, без необходимости изменять производительность самого реактора:
• пар, генерируемый модулем реактора LWR умолчанию может быть сжат и нагревается для производства пара в процессе,
• компания достигла температуры 500°C, дополнительные возможности для увеличения температуры около 650°C,
• это позволит NuScale обеспечить тепло в процессе переработки нефти, переработка отходов пластмасс и так далее;
• строится пилотная ММР в г. Doicesti, в графстве Dambovita, Румыния. Любопытно, что в приобретении материалов, проектных работах, управлении проектами и анализе сайта для проекта в Doicesti участвует компания из ОАЭ.

GE-Hitachi BWRX-300

• перспективная доля рынка - до 5% глобального парка в 2050 г.;
• выбран Ontario Power Generation (OPG), в декабре 2021 года;
• решается вопрос по ММР Дарлингтон, это будет первый коммерческий контракт SMR в США. Ввод в эксплуатацию 1 блока - до 2029 г.;
• в декабре 2023 г. Польша строительство 6 АСММ BWRX-300. Емкость - 7,2 GWe. Orlen Synthos Green Energy выбирает места, проводит геологические исследования;
• используются успешные ранее наборы ЯТ BWR по умолчанию (реактор с кипящей водой). Тем не менее, лицензировать технологии BWR в странах без предыдущего опыта в BWR может быть длительным, поскольку BWR имеют профиль работы и безопасность другая по сравнению с PWR наиболее распространенных. ;
• из-за своего размера, 300 Мвт, BWRX-300 конкурирует в этом сегменте рынка весьма многолюдно сети, что ограничивает их потенциал развертывания;
• WRX-300 позволяет сэкономить до 60% затрат на МВт по сравнению с другими АСММ с типичные водяным охлаждением.

ХЕ-100 и X-Energy реактор высокотемпературный газ (HTGR) :

• разработан, чтобы работать как единое целое 80 Мвт с конфигурацией 320 Мвт-4 единицы;
• перспективная доля рынка - 7% к 2050 г. X-energy и Dow предложили одной балласт Xустановки ядерного реактора дополнительно Xe-100 320 Мвт-четыре единицы в Union Carbide Seadrift Operations, диск, производство химических материалов компании Dow в Seadrift, Калхун Каунти, штат Техас. X-Energy Также имеет соглашение с Energy Northwest, чтобы довести до 12 единиц Х-100 (960 Мвт) для штата Вашингтон, первый модуль предсказано, чтобы быть онлайн до 2030 года. Хотя сроки развертывания могут быть отложены, значительную поддержку от правительства США позиционирует XE-100, как один из первых реакторов, опытные, чтобы быть полностью лицензированы;
• конкурентные преимущества: на выходе температура более высокая (750°C по сравнению со средним 500°C), что позволяет использовать до сих пор недоступные для других технологий;
• имеет свои собственные возможности поставок топливного цикла на основе инновационной запатентованной технологии TRI-Structural Равносвойственный (TRISO) при поддержке правительства США, что снижает риски безопасности и подачи топлива;
• компания может развернуть около 100 реакторов до 2050 года, достигая существенной экономии от масштаба и снижение затрат.