Инновационное развитие атомной энергетики

Оценивая предстоящие этапы развития атомной энергетики, можно уверенно прогнозировать сочетание эволюционного улучшения отработанных и успешно реализуемых технических подходов с разработкой и освоением новых технологических решений.

Условно можно представить следующие периоды развития ядерных технологий в XXI веке:
– повышение эффективности использования установленных мощностей и их модернизация, продление срока службы действующих реакторов, достройка энергоблоков, эволюционное развитие реакторов и технологий топливного цикла, внедрение их в промышленную эксплуатацию;
– разработка и опытная эксплуатация инновационных технологий для АЭС и топливного цикла в целом (усовершенствованные легководные реакторы, реакторы на быстрых нейтронах, реакторы малой и средней мощности для региональной энергетики, неводные методы переработки ОЯТ);
– расширение масштабов атомной энергетики и освоение инновационных реакторных технологий и технологий топливного цикла (расширенное воспроизводство топлива, быстрые реакторы-размножители, высокотемпературные реакторы, реакторы для региональной энергетики, замкнутый уран-плутониевый и торий-урановый цикл, использование полезных и выжигание опасных радионуклидов, долговременная геологическая изоляция отходов, производство водорода, опреснение воды);
– развертывание инновационных ядерных технологий, формирование многокомпонентной ядерной и атомно-водородной энергетики.

В ближайшее время должна быть создана техническая база, которая позволит решить проблему энергообеспечения страны за счет масштабного развития атомной энергетики на основе освоенных реакторных технологий на тепловых нейтронах с безусловным развитием инновационных технологий. К целям этого этапа относятся:
– повышение эффективности, модернизация, продление срока службы действующих реакторов;
– достройка энергоблоков;
– обоснование функционирования реакторов в режиме маневренности и разработка систем поддержания работы АЭС в базовом режиме;
– сооружение энергоблоков следующего поколения, включая блок с быстрым реактором БН-800;
– разработка программ регионального атомного энергоснабжения на базе АЭС малой и средней мощности;
– развертывание программы работ по замыканию ЯТЦ по урану и плутонию для решения проблем неограниченного топливообеспечения и обращения с РАО и ОЯТ;
– развертывание программы использования ядерных энергоисточников для расширения рынков сбыта, помимо производства электроэнергии (теплофикация, теплоснабжение, производство энергоносителей, опреснение морской воды).

Россия сегодня является единственной страной, продолжающей эксплуатировать коммерческий реактор на быстрых нейтронах с натриевым теплоносителем БН-600. Важным шагом для сохранения технологии быстрых реакторов и ее дальнейшего успешного развития станет сооружение энергоблока с реактором БН-800 на площадке Белоярской АЭС с одновременным созданием пилотного производства МОХ-топлива.

При этом необходимо пересмотреть основные сложившиеся подходы к проектированию реакторов БН и заложить новые принципы в конструкцию АЭС с быстрыми реакторами, которые должны привести к существенному улучшению конкурентоспособности таких АЭС при работе в замкнутом топливном цикле.

В стратегии дальнейшего развития реакторов ВВЭР на следующих этапах можно выделить две цели:
– разработка и внедрение инновационного проекта ВВЭР;
– разработка и внедрение инновационных топливных циклов, направленных на повышение воспроизводства ядерного топлива и соответствующего вклада в снижение потребности в первичных ядерных материалах атомной энергетики (как по линии ²³⁸U–плутоний, так и по линии торий–²³³U).

Перспективными направлениями инновационного развития атомной энергетики являются разработка быстрых реакторов с замкнутым топливным циклом и высокотемпературных реакторов, которые могут служить эффективным источником энергии для производства водорода из воды, создавая тем самым основу экологически чистой энергетики.

Требования к инновационным проектам будущей атомной энергетики сформулированы в рамках международного проекта ИНПРО. Конечной целью этого проекта является создание инновационных ядерных энергетических технологий и топливных циклов, способных обеспечить энергетические потребности человечества в условиях устойчивого развития и исключающих использование оружейных технологий.

В рамках первого этапа ИНПРО были разработаны принципы, методологии и критерии оценки инновационных технологий, сгруппированные по пяти тематическим разделам (экономика, устойчивое развитие, экология, безопасность ядерных установок, обращение с отходами и нераспространение).

Среди работ по инновационным ядерным и энерготехнологиям можно выделить четыре направления. Первые два включают работы по эволюционному развитию ядерных и энергетических установок с быстрыми реакторами и развитие технологии замкнутого топливного цикла с технологической поддержкой режима нераспространения. В рамках этих направлений осуществляется строительство четвертого энергоблока Белоярской атомной станции с реакторной установкой БН-800 для отработки элементов замкнутого ядерного топливного цикла, а также проводятся НИОКР по созданию атомных станций с реакторами БН нового поколения.

Третье инновационное направление – НИОКР для обоснования технического проекта высокотемпературного уран-графитного реактора с газовым теплоносителем для производства водорода. Четвертое направление – создание модульного свинцово-висмутового быстрого реактора (СВБР-100).

В настоящее время термоядерные исследования достигли уровня, когда работы по научной и технической осуществимости получения термоядерной энергии вышли на этап создания международного экспериментального реактора (ИТЭР).

Эксплуатация реактора ИТЭР и исследования плазмы должны осуществляться в два этапа продолжительностью примерно 10 лет каждый:
– этап получения «базовых» характеристик, включающий в себя сдачу реактора в эксплуатацию, демонстрацию контролируемого зажигания и устойчивого горения;
– этап повышенных характеристик, который в основном должен быть посвящен испытаниям компонентов и материалов при более мощных флюенсах нейтронов.

На экспериментальном термоядерном реакторе должна быть отработана технология, необходимая для создания демонстрационного энергетического термоядерного реактора (DEMO), опыт эксплуатации которого должен будет показать экономическую эффективность термоядерной энерготехнологии.

Инновационные проекты атомщиков в смежных областях

Инновационные проекты организаций атомной отрасли реализуются во многих областях: в водородной и малой атомной энергетике, создании автоматизированных систем управления, наноматериалов, технологий для ТЭК и ЖКХ, в сфере здравоохранения, безопасности, экологии, в машиностроении, при водоподготовке, опреснении воды и т.д.

Можно выделить следующие перспективные направления работ:
– медицина (радиоизотопы, протонно-лучевая терапия опухолей);
– энергетика (низкотемпературные и высокотемпературные сверхпроводящие материалы, магнитные материалы для электродвигателей);
– промышленность (высокочистые и функциональные материалы и сплавы);
– электроника (производство кремния для полупроводников);
– экология (наноструктурированные фильтрующие материалы для воздуха и воды);
– ликвидация чрезвычайных ситуаций (детекторы веществ (для борьбы с терроризмом), использование лазеров при тушении пожаров в местах газодобычи).

Государственная поддержка стимулирования новой технологической платформы атомной отрасли

Развитие энергетического потенциала России в XXI веке имеет стратегический характер и, в силу наукоемкости атомной отрасли, не может быть обеспечено без заинтересованного участия государства.

Развитие ядерно-энергетического комплекса РФ, необходимое для обеспечения энергетической безопасности страны, требует больших и долгосрочных инвестиций. Условием эффективности их освоения является долгосрочная финансово-экономическая политика правительства, направленная на поддержку развития атомной энергетики. Ее цель – создание приоритетных условий для развития атомной энергетики и атомного машиностроения, стимулирование ускорения научно-технического прогресса в этих высокотехнологичных государственно-приоритетных отраслях экономики.

В настоящее время идет процесс разработки новых законопроектов и изменений ряда действующих законов, направленный на поддержку развития атомной энергетики в Российской Федерации. В частности, можно отметить законопроекты:
– «О государственной поддержке инновационного развития атомной энергетики»;
– «О создании и использовании специальных накопительных фондов для покрытия текущих и будущих расходов на обращение с ОЯТ и снятия с эксплуатации АЭС»;
– «О договорной форме привлечения прямых капиталовложений, как соглашения о разделе продукции, вырабатываемой атомными станциями»;
– «Об особенностях владения, пользования и распоряжения имуществом эксплуатирующей организации атомных станций Российской Федерации».

Значимые изменения будут внесены в действующие законы «О федеральном бюджете», «О бюджетной классификации Российской Федерации», в Бюджетный кодекс Российской Федерации, Налоговый кодекс Российской Федерации, Земельный кодекс Российской Федерации.

Актуальность этих законодательных инициатив связана с происходящими в мире процессами, направленными на ускоренное развитие атомной энергетики и активной разработкой инновационных проектов. Некоторые страны уже разработали национальные стратегии развития атомной энергетики, приняли или готовятся принять соответствующие законы.

Необходима также разработка новых законопроектов, которые, кроме содействия развитию отдельных отраслей промышленности, имели бы универсальный характер применения. В связи с этим целесообразно отметить следующее.

Во-первых, очень важно подготовить комплексный пакет законопроектов, направленный в целом на стимулирование инновационной деятельности и научно-технического прогресса в высокотехнологичных государственно-приоритетных отраслях экономики.

Во-вторых, конкретно для атомной энергетики должны быть подготовлены отдельные законопроекты.

Выполнение национальных задач в атомной энергетике и машиностроении возможно только при серьезной государственной поддержке как в форме прямого, так и путем косвенного воздействия.

В-третьих, необходимо поставить вопрос о разработке законопроекта об экологически чистых энерго-источниках и возобновляемой энергетике. Аналогичные законы уже имеются в мире, и Россия должна уделить внимание этой проблеме. При реализации этого законопроекта статус атомной энергетики мог бы возрасти, и она смогла бы получить соответствующие преференции как один из таких энергоисточников.

В-четвертых, инновационное развитие атомной энергетики в РФ должно быть стратегически приоритетным направлением в области обеспечения национальной энергетической безопасности. Очевидно, что энергетическая безопасность страны – одно из ключевых понятий и одна из основных составляющих национальной безопасности России. Предлагается рассмотреть вопрос о включении понятия «энергетическая безопасность» в новую редакцию Концепции национальной безопасности Российской Федерации, обозначить в ней роль атомной энергетики.

Правовое регулирование инновационной деятельности и разработка соответствующего пакета законодательных инициатив с целью создания приоритетных условий для развития особо важных отраслей экономики, безусловно, стимулируют ускорение научно-технического прогресса в высокотехнологичных государственно-приоритетных отраслях экономики, в частности в атомной энергетике и атомном машиностроении.