США - рекомендации для инноваций
AtomInfo.Ru, ОПУБЛИКОВАНО 01.03.2021
Американский аналитический центр "Nuclear Innovation Alliance" опубликовал в феврале 2021 года доклад, посвящённый стратегии США по развитию перспективных (advanced) реакторных технологий.
Авторы доклада считают, что для перспективных реакторов в США наступил "критический момент", которым необходимо воспользоваться.
"Конгресс США в течение последних нескольких лет демонстрировал двухпартийную поддержку ядерных инноваций из-за их климатических, экономических преимуществ и преимуществ безопасности", - говорится в докладе.
"Новая администрация Байдена поставила перед собой амбициозные цели обезуглероживания электроэнергетики к 2035 году и всей экономики США к 2050 году с помощью технологического подхода, включающего ядерную энергетику".
"Она также заявила о своей глубокой приверженности предотвращению распространения ядерного оружия, обеспечению ядерной безопасности и содействию безопасности будущих технологий".
Американские проекты
В Соединённых Штатах на долю атомной энергетики приходится около 20% от общей генерации и свыше 50% от безуглеродной генерации.
К середине века доля чистой электроэнергии должна существенно возрасти, что потребует оживления атомного строительства. Есть препятствия, которые необходимо устранить, считают авторы доклада - дороговизна атомных энергоблоков и различные проблемы, возникающие при строительстве (и затягивающие тем самым сроки).
"США ответили на этот вызов типично американским способом: с помощью предпринимательских ядерных инноваций, поддерживаемых государственной политикой. Десятки американских компаний разрабатывают перспективные ядерные реакторы, и все они стремятся разработать экологически чистые энергетические технологии для внутреннего использования и экспорта".
В качестве успешного примера новых разработок в докладе называется продемонстрированный в 2018 году быстрый микрореактор "Kilopower".
Однако тут же авторы напоминают о российском плавучем энергоблоке "Академик Ломоносов", ставшем "первым широко признанным малым модульным реактором" и подчеркнувшем "намерения России конкурировать на глобальном рынке перспективных реакторов".
В США на федеральном уровне реализуется целый ряд проектов в области перспективных реакторов, а именно:
• разработка быстрого исследовательского реактора VTR;
• два проекта в интересах министерства обороны - Project Pele и проект по микрореакторам;
• несколько проектов реакторных установок для космических применений, включая разрабатываемый коммерческий реактор для НАСА, чьи испытания должны пройти на Луне;
• несколько проектов исследовательских реакторов, в том числе, TCR и MARVEL.
Есть продвижение и у проектов частных компаний. Так, "Oklo Power" подала заявку на получение комбинированной (строительство и эксплуатация) лицензии для микрореактора Aurora.
В докладе кратко упоминаются также проекты компаний "X-Energy", "TerraPower", "NuScale", "Terrestrial Energy", USNC, "Kairos Power" и других.
Перспективные реакторы
Закон NEIMA (Nuclear Energy Innovation and Modernization Act), принятый в США в январе 2019 года, так определяет понятие перспективных реакторов. Это реакторы, которые в сравнении с ныне действующими реакторами:
• обладают свойствами внутренне присущей или пассивной безопасности,
• снижают стоимость выработки электроэнергии,
• производят меньше отходов и/или более эффективно используют топливо,
• обладают повышенной надёжностью,
• более устойчивы к распространению,
• имеют повышенный к.п.д. энергоблока,
• обладают способностью интегрироваться в различные электрические и неэлектрические сферы применения.
В отличие от традиционной ядерной энергетики, делающей упор на базовую генерацию масштабов 1 ГВт(э) и более, проекты перспективных реакторов ориентированы на новые сети и энергетические системы будущего.
Они варьируются от микрореакторов мощностью менее 10 МВт(э) до небольших модульных реакторов - до 300 МВт(э) или немногим более.
Меньшая по сравнению с традиционными реакторами мощность позволяет перспективным реакторам охватывать новые типы потребителей, обеспечивать распределённую генерацию, а также снижает финансовые риски вследствие меньших первоначальных капитальных затрат.
Среди проектов перспективных реакторов есть реакторы с традиционным легководным охлаждением и урановым оксидным топливом и есть проекты, в которых предполагаются иные механизмы охлаждения и топливные циклы - высокотемпературные, жидкосолевые, газоохлаждаемые, натриевые и свинцовые установки.
Закладываемая в проекты перспективных реакторов гибкость позволяет им работать совместно с ВИЭ, а также интегрироваться с системами хранения энергии.
Критически важно, что перспективные реакторы могут поддерживать глубокую декарбонизацию неэлектрических секторов - промышленное и централизованное теплоснабжение, опреснение воды, производство водорода, прямое улавливание CO2 из воздуха и многое другое.
Цели, которые необходимо поставить перед программами развития перспективных реакторов в США, по мнению авторов доклада таковы:
• восстановление лидерства США в глобальной атомной энергетике и ядерном экспорте;
• включение перспективных реакторов в американскую и глобальную стратегии декарбонизации;
• применение перспективных реакторов для целей устойчивого развития растущих экономик;
• оформление и признание на мировом уровне лучших практик в области безопасности, физической безопасности и нераспространения;
• создание новой области атомной промышленности, приносящей прибыли и создающей новые рабочие места;
• развитие концепций для хранения ОЯТ;
• решение вопросов экологии;
• формирование национальной и глобальной структур для быстрой коммерциализации перспективных реакторов;
• подключение финансового сектора к развитию перспективных реакторов и поощрение бизнес-моделей для инноваций;
• поддержка существующего парка АЭС США с целью сохранения человеческих ресурсов и цепочек поставок.
Рекомендации для отрасли
Основы глобального лидерства закладываются дома, справедливо считают авторы доклада.
Поэтому они сформулировали рекомендации для отрасли, политиков и регуляторов, исполнение которых должно, по замыслу авторов, обеспечить американское первенство в сфере перспективных реакторов.
Североамериканские компании, разрабатывающие проекты перспективных реакторов.
Щёлкните левой клавишей мыши для просмотра.
Рекомендации для отрасли, перечисленные в докладе, таковы:
• выявлять, привлекать и обучать на ранней стадии потенциальных заказчиков (коммунальные компании, промышленность, регионы, специализированные компании);
• разрабатывать новые бизнес-модели для атомной энергетики, такие как прямые продажи электроэнергии, проектное финансирование или другие финансовые инновации, заимствованные из смежных секторов энергетики;
• решать вопросы разнообразия, социальной справедливости и инклюзивности для привлечения максимально конкурентоспособной и инновационной рабочей силы;
• создавать высококачественные рабочие места и обеспечивать, чтобы перспективные реакторы стали желанными для местных общин (регионов) с точки зрения экономических выгод;
• обеспечивать более низкий уровень затрат для заказчиков, а также повышать степень определённости затрат (иными словами - стараться не перерасходовать первоначальные сметы);
• создавать надёжные цепочки поставок и источники рабочей силы для строительства перспективных реакторов;
• проявлять гибкость в стратегиях (и убеждаться в том, что потенциальным заказчикам об этом известно);
• развивать энергетические рынки за пределами сектора электроэнергетики;
• обеспечивать соответствие перспективных реакторов глобальным требованиям безопасности, используя такие подходы как "обеспечение нераспространения и физической защиты за счёт проектных решений".
Кроме того, авторы доклада настойчиво рекомендуют отрасли вести работу по привлечению к тематике перспективных реакторов финансовых и инвестиционных компаний.
"Перспективные реакторы отличаются от других энергетических технологий, поэтому необходимо совместное обучение инвесторов и разработчиков", - считают авторы доклада.
Рекомендации для федеральных властей США
Закон NEIMA, упомянутый ранее, сыграл положительную роль и придал импульс инновационному развитию американской атомной отрасли и делу реформы системы регулирования.
Однако, полагают авторы доклада, для полного раскрытия потенциала направления необходимо продолжать работу на законодательном и исполнительном уровнях власти, при этом потребуется сохранение двухпартийного консенсуса в поддержку перспективных реакторов.
Конкретно, считают авторы доклада, от федеральных политиков и чиновников потребуются следующие действия:
• обеспечивать выделение в достаточном объёме ассигнований на деятельность министерства энергетики США в сфере атомной энергетики, включая программу демонстрации перспективных реакторов (ARDP), программы НИОКР для малых модульных реакторов, программу ARPA-E и другие;
• финансировать многочисленные демонстрационные проекты с различными реакторными технологиями, чтобы обеспечить американским компаниям лидерство в гонке за коммерциализацией;
• предлагать отрасли имеющиеся (или планируемые к появлению) в распоряжении государства экспериментальные и испытательские возможности - исследовательский реактор VTR, национальный инновационный реакторный центр, и так далее;
• создавать стимулы для головных АЭС с перспективными реакторами, включая налоговые кредиты, гранты, кредитные гарантии и долгосрочные соглашения о покупке электроэнергии;
• создавать условия для конкуренции между перспективной атомной энергетикой и ископаемыми видами топлива путём учёта углеродного загрязнения;
• поддерживать надёжное базовое финансирование НИОКР;
• оказывать поддержку университетским исследованиям и развитию кадрового потенциала;
• финансировать комиссию по ядерному регулированию (NRC) и национальное управление по ядерной безопасности (NNSA) с целью интегрирования в их деятельность направления перспективных реакторов;
• продолжать практику назначения знающих и квалифицированных должностных лиц в министерстве энергетики и в NRC;
• углублять ядерную проблематику в различных ведомствах США, включая введение в них соответствующих должностей для рассмотрения различных вопросов, связанных с атомной энергетикой;
• поддерживать практику отраслевых грантов на протяжении всего цикла разработки, лицензирования и демонстрации технологий для повышения шансов на успешную коммерциализацию;
• внедрять модели поэтапных платежей для демонстрационных проектов с целью максимизации шансов на успешное развитие и минимизации рисков для налогоплательщиков;
• поручить министерству энергетики проведение анализа и прикладных исследований того, как перспективные реакторы могут применяться в неэлектрических секторах энергетики для удовлетворения требования по глубокой декарбонизации.
• проводить дополнительные исследования воздействия низких доз радиации на здоровье человека.
Рекомендации для регуляторов США
Системы регулирования в США, как и во многих других странах, зачастую слишком ориентированы на конкретные технологии. Иными словами, они разрабатывались с упором на традиционные легководные реакторы.
Сертифицирование перспективных реакторов в США сейчас возможно в соответствии с правилами "Part 50" и "Part 52", реализующими положения закона об использовании атомной энергии.
Тем не менее, считают авторы доклада, существующая система регулирования должна быть адаптирована для сертифицирования проектов перспективных реакторов, обладающих множественными инновационными характеристиками.
В докладе предлагается применять механизм правила "Part 53". Отработать и принять соответствующий регулирующий механизм необходимо в срок до октября 2024 года (см. поясняющую диаграмму ниже).
Щёлкните левой клавишей мыши для просмотра
Рекомендации по ЯТЦ
Ядерное топливо - основа ядерной энергетики, и многие перспективные реакторы основываются на новых типах топлива.
Соответственно, им потребуются новые топливные материалы (HALEU, соли), новые топливные концепции (TRISO), в дальнейшем возможен и переход к ториевому циклу.
Новые потребности дают США возможность оживить топливную промышленность путём модернизации и расширения, поддерживая тем самым рост рабочих мест.
В то же время политика в области ядерных отходов зашла в тупик. Соединённые Штаты нуждаются в новых подходах к обращению с ОЯТ, включая инновации в области переработки и в области временного хранения топлива.
В конечном счёте США будут нуждаться в согласованном варианте размещения долгосрочного хранилища ОЯТ и ВАО.
Соответственно, всем заинтересованным сторонам необходимо чётко сформулировать требования к топливным циклам перспективных реакторов, обеспечить в должном объёме производство урана повышенного обогащения (HALEU), предпринимать по мере необходимости шаги по поддержке других топливных материалов и типов.
Также нужно совместно с регионами рассмотреть последствия добычи урана, поддержать строительство нескольких временных централизованных хранилищ ОЯТ, рассмотреть новые подходы к изготовлению топлива и переработке ОЯТ и решить проблему долгосрочного хранения ОЯТ.
Рекомендации по экспорту
Отдельная большая глава доклада посвящена экспорту американских перспективных реакторов (естественно, как это сейчас принято в США, основными конкурентами авторы видят Китай и Россию, а союзниками - так называемых демократических партнёров).
Приведём наиболее существенные рекомендации, перечисленные в докладе. Начнём с предлагаемых приоритетов:
• укрепить позиции частных американских компаний в конкуренции с государственными компаниями (России и Китая);
• оценить объём глобального рынка перспективных реакторов и поддержать управляющие структуры США, требуемые для безопасного экспорта реакторных технологий;
• усилить важность атомной энергетики во внешней политике США и в "дипломатии чистой энергии";
• разработать современную систему экспорт-контроля, которая обеспечивала бы исполнение нераспространенческих обязательств, но не наносила ущерба конкурентоспособности американских компаний.
Из рекомендаций по отдельным направлениям можно выделить следующие:
• провести детальный анализ российских и китайских предложений и стратегий на рынке АЭС, выявить их ключевые особенности и предложить на основе анализа конкурентоспособную стратегию для американских фирм;
• извлекать пригодные для США уроки из практики использования Китаем и Россией отношений в области энергетики для получения геополитических преимуществ;
• распространять среди американских компаний информацию о стратегиях, применяемых зарубежными государственными компаниями, а также обучать их методам конкуренции с такими соперниками;
• проанализировать ошибки, допущенные в прошлых атомных проектах, описать возникавшие проблемы и предложить для них решения;
• проанализировать удачные экспортные проекты и выделить условия, приведшие их к успеху;
• рассмотреть новые финансовые подходы и сценарии, способные поддержать эффективное структурирование и исполнение проектов;
• отдавать приоритетность устойчивому финансированию для поддержки экспорта американских технологий;
• определять способы и программы финансирования для оказания программной и проектной поддержки странам-заказчикам на ранних стадиях, включая программы по подготовке кадров;
• координировать действия с союзниками и демократическими торговыми партнёрами для заключения многонациональных сделок в новых странах;
• совместно с международными организациями работать над созданием международной рамочной программы для перспективных реакторов;
• определять, как существующие рекомендации по ядерным гарантиям и физической безопасности должны быть адаптированы к технологиям следующего поколения с сохранением их строгости;
• гармонизировать международные лицензионные требования, процедуры и вспомогательные стандарты для содействия стандартизации реакторов и снижению затрат на лицензирование;
• снимать запреты на финансирование атомной энергетики региональными и международными банками развития и многонациональными финансовыми учреждениями;
• задействовать потенциал посольств США для координации работы с потенциальными клиентами и американской атомной отраслью;
• вовлекать страны в конвенцию о дополнительной компенсации или другие договора и конвенции об ответственности за ядерный ущерб в целях снижения глобальных торговых барьеров;
• поощрять и содействовать включению атомной энергетики в различные национальные и международные программы по чистой энергетике;
• содействовать рассмотрению перспективных реакторных технологий в качестве важнейшего источника энергии для промышленного отопления, опреснения воды и производства водорода;
• активизировать взаимодействие и сотрудничество с союзниками США в области развития технологий, экспортного финансирования, гармонизации регулирования и лицензирования, а также поддержки стран-покупателей;
• расширять использование меморандумов о взаимопонимании в области ядерного сотрудничества в качестве средства привлечения стран, заинтересованных в атомной энергетике - особенно развивающихся экономик и новых стран, рассматривающих коммерческую атомную энергетику;
• взаимодействовать с существующими и потенциальными торговыми партнёрами для постоянного выявления и снижения барьеров;
• снимать запреты на иностранные инвестиции в американскую атомную энергетику (по крайней мере для союзников США), а также минимизировать другие торговые барьеры между США и их ближайшими ядерными торговыми партнёрами (Канада, Япония, Южная Корея, Британия, Франция и др.).
Ключевые слова: США, Перспективные реакторы, Статьи, Мнения
Другие новости:
Завершены работы по выгрузке топлива из бассейна выдержки блока №3 АЭС "Фукусима Дайичи"
Топливо осталось в бассейнах блоков №№1/2.
Заключительные испытания энергоблока №6 начались на Ленинградской АЭС
Нужно отработать без замечаний на 100% в течение 15 суток.
В Швеции изучат возможности строительства демонстрационного реактора SEALER
К 2030 году.
