Отказ от атомной или угольной энергетики и продвижение возобновляемых источников энергии – это мощная лоббистская позиция, считает доктор физико-математических наук РК Манарбек Кылышканов.

Накануне референдума по использованию атомной энергии в Казахстане все больше накаляются страсти. Сейчас даже в публичном пространстве – социальных сетях, СМИ, наблюдаются жесткие баталии сторонников и противников строительства в РК атомной электростанции. наш сайт поинтересовался у независимого эксперта, доктора физико-математических наук, начальника научного центра АО "УМЗ" Манарбека Кылышканова, что он как учёный с именем думает о необходимости АЭС Казахстану, какие проблемы удастся решить с её строительством и вводом в эксплуатацию, а какие проблемы, наоборот, появятся от реализации такого проекта.

"Грязный источник"

– Манарбек Калымович, так нужна ли Казахстану атомная электростанция?

– Я считаю, что нашей республике необходима АЭС. Строительство станции призвано решить две проблемы – обеспечить Казахстан мощным источником базовой генерации и внести вклад в экологию. На сегодняшний день углеводороды являются "грязным" источником энергии. Казахстан из более чем 200 стран занимает лидирующие позиции по выбросам углекислого газа. Так, по их валовому объёму мы на 20-ом месте. Если же считать на душу населения, то на 10-ом! Поэтому перед нами стоит не только задача выработки электроэнергии, но и снижения выбросов. К примеру, при сжигании органического топлива образуется примерно 78% углекислого газа от общего объёма хозяйственной деятельности. К 2060-му году Казахстан поставил себе новую цель – достижение углеродной нейтральности. Источники генерации, которые не дают выбросов парниковых газов, это – атомные электростанции, ГЭС и ВИЭ. К тому же, в отличие от угольной станции, при эксплуатации АЭС не образуется окислов серы, азота, пепла, углекислого газа и золы.

Конечно, в целях снижения выбросов можно развивать солнечные и ветровые станции. Но данные виды генерации нестабильны, они не могут вырабатывать энергию круглосуточно. Для работы возобновляемых источников энергии требуется слишком много ресурсов – большие площади и специальные погодные условия. К тому же, у них низкий коэффициент использования установленной мощности: ветровой – 24%, солнечной – 18%. В отличие от коэффициента АЭС, который составляет 90%.

Не покроют потребность в электроэнергии и ГЭС, так как их количество ограничено. Если же мы сейчас проголосуем за строительство АЭС, то в 2035 году у нас появится собственный источник атомной энергии.

Конечно, запланированная мощность одной станции полностью не решит вопрос дефицита и снижения выбросов в атмосферу. Но этот проект даст мощный толчок развитию атомной энергетики Казахстана и строительству других – более совершенных атомных станций. И тогда к 2050-2060 годам у нас не будет проблем с дефицитом электроэнергии и загрязнением окружающей среды.

– А за счёт каких ещё источников генерации, на Ваш взгляд, можно решить проблемы дефицита электроэнергии в Казахстане?

– В Казахстане сегодня пока ещё небольшой дефицит энергии. Постепенно он будет увеличиваться. По оценкам специалистов ежегодный рост потребления электроэнергии составляет 3%. Конечно, АЭС полностью покрыть весь дефицит энергии не сможет. Ожидается, что в структуре новой генерации к 2035 году доля атомной энергии будет занимать 4,7 %. Однако, не нужно думать, что это маленькая цифра. Дело в том, что в это же время планируется запустить большое количество новых энергетических объектов, в том числе, станций, работающих на газе – это 26%, и возобновляемых источников энергии – 25%. Для сравнения: в 2023 году доля ВИЭ из общего объёма производства составила около 12%.

У нас в ВКО есть возможность использовать энергию ГЭС за счёт наличия крупной реки. На Иртыше существует каскад ГЭС, планируется строительство ещё одной ГЭС в районе города Семей. Также существует проект по строительству малых ГЭС, но они большой вклад в общее производство энергии не внесут. Возможность производства энергии за счёт ГЭС отсутствует в ряде регионов Казахстана. Причём, объём генерации электроэнергии на ГЭС ограничен потенциалом водных ресурсов.

Самые популярные реакторы

– А сколько же в таком случае Казахстану необходимо АЭС?

– Я считаю, что доля атомной энергетики должна быть не менее 25%, это 4-5 станций по всему Казахстану. При таком подходе мы решим проблему возрастающего энергодефицита и добьемся углеродной нейтральности. Но в настоящий момент в Казахстане предлагают построить одну станцию из двух водо-водяных реакторов с водой под давлением, или ВВЭР. Их называют самыми безопасными.

– Расскажите, пожалуйста, о принципе их работы?

– Ядерные реакторы –сердце АЭС. Внутри происходит расщепление ядер атомов топлива, низкообогащенного по урану-235. При первичном запуске реактора процесс расщепления провоцируют. В результате образуются частицы, нейтроны, которые двигаются на большой скорости, врезаются в другие ядра и расщепляют их. Так запускается управляемая цепная реакция.Осколки деления двигаются очень быстро, их кинетическая энергия при торможении превращается в тепло, который собирает теплоноситель – вода. В ВВЭР сборки с ядерным топливом погружены в воду. Её температура достигает более 300 градусов по Цельсию, так как ей передается тепло, выделяемое во время цепной реакции. Особенность в том, что воде не дают закипеть и испариться. Для этого она находится под давлением в сотни раз больше атмосферного.

Разогретая радиоактивная вода циркулирует внутри первого контура и замкнута в пределах энергоблока. Есть ещё второй контур: в нём чистая, нерадиоактивная вода, но давление меньше. Разогретая вода первого контура нагревает воду второго в парогенераторе. Та испаряется, и пар вращает турбину, которая генерирует электричество. Напрямую жидкости не соприкасаются. Затем пар конденсируют. Для охлаждения используют воду извне, например, из природного водоема. Если этого недостаточно, строят градирни, охладительные башни. Горячая вода в них продолжает испаряться, при этом охлаждается, оседает на стенах и вновь идёт в парогенератор.

ВВЭР, действительно, самые популярные – это две трети всех реакторов в мире. Они отличаются от кипящих реакторов – другой распространенной технологии: в кипящих вода под более низким давлением и сразу доходит до кипения и испарения, напрямую вращая турбины.

Считается, что ВВЭР проще контролировать: они производят меньше тепла, в них менее активная цепная реакция. К плюсам относят то, что по технологии радиоактивная вода не контактирует с испаряемой.

Но для ВВЭР нужна мощная трубопроводная система, которая выдержит высокое давление. Поэтому строительство таких АЭС сложнее и дороже. Для заправки реакторы надо полностью останавливать, а заправлять станцию нужно, в среднем, каждые полтора года, и длится этот процесс несколько недель.

Оправданные затраты

– Какова стоимость электроэнергии, вырабатываемой АЭС, для потребителей, в сравнении, например, с ВИА? От чего она зависит?

– Стоимость будет зависеть от экономической модели, которую выберут при строительстве станции. Если будут привлечены средства инвесторов, то инвестиции с некоторой прибылью должны быть возвращены. Это означает, что в течение нескольких лет АЭС будет окупать затраты на своё строительство. После стоимость электроэнергии снизится. В неё войдут только текущие затраты на содержание станции. И в таком режиме станция будет действовать 60 проектных лет. Если же эксперты по прохождению этого срока дадут положительную оценку её состоянию, то АЭС проработает ещё два срока по 20 лет. Конечно, оборудование станции довольно дорогостоящее, но учитывая срок её эксплуатации, это вполне оправданные затраты. Впрочем, Казахстан может выбрать другую модель и строить станцию за счёт собственных средств, тогда цена электроэнергии будет другой. Но в любом случае, стоимость единицы энергии, получаемой на АЭС, в сравнении с единицей энергии, получаемой, к примеру, на угольной станции, будет меньше!

– Противники АЭС в Казахстане нередко ссылаются на опыт Германии, что там отказались от ядерной энергетики и демонтировали атомные электростанции, при этом на снос реакторов были потрачены колоссальные средства. В качестве аргументов против строительства АЭС в Казахстане в пример нередко приводят Италию, Швецию, Швейцарию, где также отказываются от атомной энергетики. На Ваш взгляд, стоит ли Казахстану обратить внимание на этот опыт?

– Если говорить о Германии, то не нужно забывать, что эта страна существует в рамках Евросоюза и может покрыть дефицит электроэнергии за счёт импорта из других европейских стран, в частности, Франции. Также надо понимать, что отказ от атомной или угольной энергетики и продвижение ВИЭ – это мощная лоббистская позиция, которая предполагает производство оборудования для возобновляемых источников энергии. Это и "ветряки", и солнечные батареи, и генераторы, и аккумуляторные батареи большой мощности и т.д. Естественно, последнее выгодно определенным кругам и крупным компаниям.

По Италии вопрос спорный, потому что с прошлого года там идёт тенденция к пересмотру отношения к АЭС. В настоящее время рассматривается строительство модульных атомных реакторов. Другие европейские страны сейчас также неоднозначно относятся к отсутствию атомных станций, понимая, что дефицит электроэнергии нарастает.

Но даже если страна не намерена строить атомную станцию, то это не означает, что она является противником такого подхода к энергетике. Следует понимать, что "стартовый" потенциал у всех государств разный. У кого-то просто нет производства ядерного топлива, специалистов в этой сфере и других инфраструктурных моментов. В этом плане Казахстан выгодно отличается от многих стран. У нас есть запасы урана и развитая отрасль по производству ядерного топлива, а также багаж знаний, специалисты и инфраструктура. Поэтому в какой-то мере равняться на другие страны не совсем правильно!

– А хватит ли Казахстану квалифицированных специалистов в области ядерной энергетики в случае, если будет принято решение о строительстве и, соответственно, последующей эксплуатации АЭС?

– Что касается специалистов, которые смогут обслуживать реактор, то они есть. Сегодня по специальности "Ядерная физика"у нас готовят в КазГУ, ЕНУ, ВКТУ, ВКУ и другие. Есть и другие специальности "Металлургия", "Техническая физика". С 2011 по 2023 годы выпуск по данным специальностям составил более 1649 человек. В этом году выпуск составит 253 человека.

Строительство АЭС окажет мультипликативный эффект в развитии страны. Так, во время строительства понадобится 8 тыс. человек. 2 тыс. человек – во время эксплуатации. 2 реактора – это 2 тыс. рабочих мест. Но когда говорят, что нужно много ядерщиков – это ошибочное мнение. Из 1тыс. человек, которые эксплуатируют 1 реактор, порядка 20% – специалисты атомной отрасли, остальные – это специалисты очень широкого круга специальностей и профессий. Причём, примерно 70% – это обладатели рабочих профессий, специалисты со средне-профессиональным образованием. На Ульбинском металлургическом заводе есть операторы, аппаратчики, которые выполняют примерно такую же функцию. То есть, специалистов с высшим образованием понадобится человек 100-150. Поэтому, отобрав из десятка тысяч специалистов на конкурсной основе хороших, перспективных молодых людей, дополнительно обучив в течение 2-3 лет в зарубежных центрах, наша республика получит отличный кадровый резерв в этой сфере.

– На ТОО "Ульба-ТВС" в Усть-Каменогорске налажено производство тепловыделяющих сборок для ядерных реакторов определенного дизайна. Сможет ли предприятие обеспечить потребность в сборках, если появится отечественная АЭС, и изменить дизайн сборок в случае необходимости? Насколько это затратно для предприятия?

– В случае положительного решения вопроса о строительстве атомной станции, АО "УМЗ" могло бы обеспечить её собственным ядерным топливом. Сейчас завод производит тепловыделяющие сборки французского дизайна AFA3G. Если на станции будет востребован такой вариант топлива, завод просто увеличит объёмы производства. Но даже если будет выбран другая конструкция реактора и соответственно топливо другого дизайна, АО "УМЗ" после корректировки технологии сможет выпускать топливные таблетки, то есть, составляющие для производства тепловыделяющих сборок. Но в любом случае УМЗ обладает необходимыми технологическими возможностями и кадровыми компетенциями для производства ядерного топлива для АЭС нашей страны.

– Как вы считаете, на каком уровне сейчас находятся технологии по использованию атома в мирных целях?

– В нашей республике имеется хорошо развитая научно-техническая инфраструктура в области ядерных технологий. Например, результаты исследований Национального ядерного центра (НЯЦ) по безопасности АЭС уже используются при проектировании и эксплуатации атомных энергетических станций в Японии, Франции и России. Но, кроме атомной энергетики, хорошо известны исследования Института ядерной физики города Алматы, который работает по многим направлениям мирного использования атомной энергии, не только в области фундаментальных исследований, но и по ряду прикладных. Например, по заказу Международного агентства по атомной энергии – МАГАТЭ, Институт начал поставки медицинских радиоизотопов в Кыргызстан. Институт, также как и НЯЦ, активно работает и по подготовке кадров в области мирного использования атомной энергии.

Также нужно помнить, что Казахстан – отнюдь не новичок в атомной энергетике. В прошлом столетии в Актау (тогда Шевченко) успешно эксплуатировался первый в мире опытно-промышленный энергетический реактор на быстрых нейтронах БН-350. В республике и сейчас работает три исследовательских атомных реактора, два – на базе Национального ядерного центра и один – на базе Института ядерной физики.

Все это позволяет уверенно говорить о необходимости начать развитие отечественной атомной энергетики. А это, в свою очередь позволит:

• обеспечить устойчивое развитие индустриальной экономики страны в условиях перехода к безуглеродной энергогенерации;
• повысить общий технологический уровень промышленности;
• создать основы для эффективной индустриализации страны, ухода от сырьевой направленности, развитию экономики знаний;
• создать стимулы для дальнейшего развития как атомной промышленности и энергетики, так и других направлений мирного использования атомной энергии — ядерная медицина, ядерные технологии в промышленности, науке.

О вопросах безопасности

– Думаю, многих интересует вопрос — насколько безопасно строить АЭС в Казахстане? Какова вероятность аварий на АЭС и какие факторы помогут этого избежать в Казахстане, если будет принято решение строить атомную электростанцию?

– За 60 лет было три крупные аварии. На американской Три-Майл-Айленд в 1979-м году из-за сбоя едва не расплавилась активная зона. В 1986-м взорвалась Чернобыльская АЭС. В 2011 году после землетрясения и цунами произошла авария на АЭС Фукусима в Японии. Там в трёх из шести реакторов расплавилось топливо.Все эти станции первого-второго поколений.На сегодняшний день в Казахстане планируется построить реактор поколения 3+. Вероятность серьёзной аварии составляет 10 ^-7 событий в год.

– Конечно, также очень важен экологический аспект. У многих есть опасения, что построенная на Балхаше АЭС изменит экосистему в регионе, повлияет на качество воды. И вообще, хватит ли водных ресурсов для эксплуатации атомной электростанции?

– Что касается потребностей в воде, то потери воды на градирнях (охлаждающих установках) АЭС зависят от климатических условий, то есть, от величины испарений и циркулирующих в них объёмов воды. Для двухблочной АЭС мощностью 2400 мегаватт проектные потери воды составят около 63 млн кубометров год, что равняется 0,32% от естественного испарения озера Балхаш, которое превышает 18 млрд кубометров в год. То есть, учитывая, что общий объём воды в Балхаше составляет около 108,3 млрд. кубометров, можно сказать, что АЭС никак не повлияет на водный баланс и экологию озера.

– Кто может быть потенциальным поставщиком обогащенного урана на АЭС?

– Этот вопрос находится в компетенции ТОО "Казахстанские атомные электрические станции" (КАЭС), в штат которого входят эксперты по вопросам строительства АЭС и атомной энергетики. При этом отмечу, что Казахстан занимает второе место в мире по запасам природного урана, уступая лишь Австралии. Наша страна владеет около 13% залежей этого ценного ресурса и с 2009 года уверенно удерживает лидерство на мировом рынке, обеспечивая около 40% мирового производства урана.

– Манарбек Калымович, как Вы видите проблему утилизации отработанного урана с АЭС?

– Отработавшее ядерное топливо реакторов поколения 3+ является потенциальным стратегическим сырьем для следующих поколений атомных реакторов. То есть, со временем, при развитии надёжных реакторов четвертого поколения, этот ресурс можно будет использовать в качестве топлива для них. Поэтому все страны, которые сейчас "работают" на реакторах третьего поколения, отработавшее топливо не экспортируют, а держат в специальных хранилищах с прицелом на будущее. Ведь нужно понимать, что любое ископаемое органическое топливо рано или поздно закончится, а уже добытого урана, в том числе и отработавшего, хватит на долгую перспективу. Поэтому данного вида "отходов" не нужно бояться.