№ 2, 2024. О перспективах плавучих АЭС в Африке

Сегодня внимание политиков, международных организаций и корпораций устремлено на африканский континент. Африка обладает высоким потенциалом для социально-экономического развития в XXI в. благодаря наличию широкого спектра востребованных природных ресурсов, а также стремительному росту населения. Основой экономики любого региона является наличие доступа к дешевой и стабильной электроэнергии. Один из показателей, по которому можно судить об уровне жизни населения, — удельное потребление электричества на одного человека, среднее значение которого для Африки составляет всего 0,5 МВт*ч/год (для сравнения в России этот показатель находится на уровне 7, а в США – 13 МВт*ч/год). Наиболее тяжелая ситуация обстоит в странах Африки южнее Сахары (за исключением ЮАР) [1]. Если не принять превентивные меры по развитию местных энергосистем, проблемы с энергоснабжением в Африке будут лишь усиливаться. 

В последнее время в академической и деловой среде активно обсуждается необходимость усиления роли ядерной энергетики в мировой экономике, в том числе и в Африке. Многие эксперты сходятся во мнении, что без нее невозможно решить амбициозные задачи по сокращению выбросов парниковых газов, а также удовлетворить постоянно растущий спрос на электроэнергию. Атомные электростанции (далее — АЭС) можно условно разделить на несколько категорий, исходя из показателя установленной мощности: АЭС большой мощности (далее — АЭС БМ) — более 700 МВт (эл); АЭС средней мощности (далее — АССМ) — от 300 до 700 МВт (эл); АЭС малой мощности (далее — АСММ) — до 300 МВт (эл) [2]. К последнему типу можно отнести и плавучие АЭС (далее — ПАЭС), мощность которых должна составлять не более 100 МВт (эл). Исторически развитие ядерной отрасли было направлено на увеличение мощности реакторов и АЭС, поэтому сегодня большинство эксплуатируемых электростанций в мире относятся именно к типу АЭС БМ.  Тем не менее для каждой категории АЭС можно выделить наиболее подходящие сферы применения, где их использование максимально экономически оправдано. Например, АЭС БМ рекомендуется создавать в регионах с высокой концентрацией населения и развитой промышленностью, которая обеспечивает потребление существенной доли энергии круглосуточно. АССМ подходят уже для более мелких экономических систем. Использование АСММ наиболее оправдано для энергоснабжения отдельных предприятий, небольших городов или в целях замещения электростанций, работающих на ископаемом топливе. Для сравнения, для того, чтобы обеспечить электричеством мегаполис с населением в 15 млн человек, требуется эксплуатация 4-5 ядерных реакторов мощностью 1000 МВт каждый.

Высокий темп роста населения Африки является основной предпосылкой создания в регионе крупномасштабной ядерной энергетики, однако ее развитие потребует решения ряда системных вопросов:

1. Недостаток финансирования. Капитальные затраты на АЭС БМ составляют от 4 до 6 млрд долл. за 1000 МВт установленной электрической мощности, что является неподъемной суммой для большинства стран региона.
2. Отсутствие квалифицированных кадров. На крупной АЭС, включающей несколько энергоблоков, персонал может насчитывать несколько тысяч сотрудников, обучение которых занимает до 10 лет, что удлиняет необходимый горизонт планирования.
3. Отсутствие водных ресурсов. Для охлаждения АЭС требуется постоянная циркуляция большого количества пресной воды, к которой имеется доступ не во всех регионах Африки.
4. Отсутствие политической стабильности. Постоянные войны, смены политических режимов и террористические угрозы ставят под вопрос главный принцип ядерной энергетики – безопасность.
5. Неразвитая энергетическая инфраструктура. Для стабильного функционирования АЭС требуется непрерывная передача и потребление всей производимой электроэнергии, что предъявляет высокие требования к качеству и надежности энергетической инфраструктуры.  

Исходя из указанных ограничений очевидно, что реализовывать проекты строительства АЭС большой мощности в большинстве африканских стран нецелесообразно. Напомним, что в настоящий момент в регионе эксплуатируется только одна двухблочная АЭС «Кобург» в ЮАР мощностью 1880 МВт, запущенная в 1984 г., а также строится четырехблочная АЭС «Эль-Дабаа» в Египте, мощностью 4800 МВт [3]. 

Возможным решением для Африки являются проекты малой ядерной энергетики, включающей также и ПАЭС. Малая ядерная энергетика обладает рядом преимуществ перед АЭС БМ. Во-первых, капитальные затраты малых АЭС на порядок меньше, а оптимизированное устройство и модульная компоновка (когда ключевое оборудование единым блоком собирается на заводе-изготовителе) в теории могут дать сопоставимые с большими АЭС удельные капитальные затраты и себестоимость электроэнергии. Во-вторых, большинство современных проектов малых АЭС предусматривают более длительные топливные кампании (до 5-10 лет), в результате чего минимизируется общее количество отработавшего ядерного топлива (ОЯТ) за весь жизненный цикл АЭС. В-третьих, АСММ требуют меньшего количества высококвалифицированного персонала, а значит сокращаются время и инвестиции на его подготовку. В-четвертых, АСММ легче интегрировать в неразвитые энергосистемы, которые преобладают в странах Африки, им не требуется дорогостоящая энергетическая инфраструктура [4]. Тем не менее ключевой недостаток АСММ — отсутствие реализованных проектов, по которым можно было бы судить об их экономической эффективности и надежности. Несмотря на то, что в мире насчитывается более четырех десятков проектов на разной стадии проработки, в фазе активного строительства находится только одна демонстрационная АСММ, расположенная в Китае. Представители экспертногосообщества сходятся во мнении, что без тиражирования и унификации проектов АСММ, их конкурентоспособность будет всегда ниже, чем у АЭС средней и большой мощности. 

Отдельного внимания заслуживает вопрос оценки перспектив использования в африканском регионе ПАЭС. На текущий момент в мире эксплуатируется только одна российская плавучая атомная теплоэлектростанция (ПАТЭС) «Академик Ломоносов», расположенная в порту г. Певек на Чукотке, поэтому оценивать преимущества и недостатки ПАЭС можно только на основании опыта эксплуатации «Академика Ломоносова», его технико-экономических характеристик, а также информации из открытых источников о будущих моделях модернизированных плавучих энергоблоков ГК «Росатом», так называемых «МПЭБ» [5-6]. Прежде всего необходимо выделить преимущества ПАЭС перед наземными проектами АЭС любой мощности:

1. «Неприхотливость к локации». Возможность эксплуатации в удаленных регионах с неразвитой наземной инфраструктурой, сложной доставкой традиционных типов топлива и других материалов. ПАЭС можно располагать в зоне вечной мерзлоты или на песчаном побережье, где грунт не подходит для строительства тяжелых монолитных объектов. 
2. Мобильность. В случае преждевременного сокращения спроса на электроэнергию в одном регионе (например, в случае полной выработки месторождения) ПАЭС можно транспортировать в другой. 
3. Скорость подключения. У заказчика (потребителя электроэнергии) нет необходимости обучать большое количество персонала, создавать дорогостоящую инфраструктуру и строить АЭС на протяжении длительного периода (до 10-15 лет в случае с АЭС БМ). 
4. Отсутствие «ядерного наследия». У заказчика нет необходимости заниматься выводом из эксплуатации АЭС после окончания ее жизненного цикла, помимо этого, обращение с ОЯТ ложится на плечи владельца ПАЭС (поставщика услуг). 

На первый взгляд, кажется, будто ПАЭС является оптимальным начальным этапом для многих африканских государств, однако ввиду того, что ПАЭС — это уникальный продукт, как правило разрабатываемый для использования в особых условиях (например, в арктической зоне), себестоимость производства электроэнергии ПАЭС будет всегда выше, чем у наземных АЭС любой мощности. Помимо этого, в случае с Африкой мы сталкиваемся с рядом дополнительных ограничений, проистекающих из особенностей эксплуатации ПАЭС [7], а также географии африканского региона.

Исходя из своей конструкции ПАЭС не является самоходным судном, поэтому для ее доставки в место эксплуатации необходимо использовать либо буксир, либо так называемые полупогружные суда. Подобных полупогружных судов в мире насчитывается около 45, однако подходящими для транспортировки ПАЭС являются всего несколько наиболее крупных, чьи услуги, как правило, законтрактованы на годы вперед. Также, несмотря на продленный топливный цикл и возможность перегрузки топлива в месте эксплуатации, существует необходимость периодического (как минимум раз в 10 лет) буксирования ПАЭС на специализированное предприятие для проведения ремонта и выгрузки отработавшего ядерного топлива, на что по нормативам отводится целый год. Для замещения мощностей на время отсутствия ПАЭС предполагается наличие аналогичной по мощности резервной электростанции на берегу либо использование еще одной ПАЭС. Очевидно, что в случае с Африкой строительство резервных мощностей такого же объема нецелесообразно ввиду ограниченного финансового ресурса. На две обозначенные выше проблемы накладывается еще одна —географическая удаленность большинства стран Африки от специализированных доков, где может осуществляться ремонт и обслуживание ПАЭС. Это особенно характерно для стран Африки южнее Сахары. Например, транспортировка ПАЭС из Северной Европы или Дальнего Востока к западному или восточному побережью Африки может занимать от полутора до трех месяцев в зависимости от протяженности маршрута, способа транспортировки и погодных условий, что с учетом стоимости фрахта транспортных судов может обходиться в несколько десятков миллионов долларов, которые неизбежно отразятся на себестоимости. Сюда же можно добавить и сложность прохода ПАЭС через проливы или же территориальные воды множества государств. Напомним, что первоначальная загрузка топлива в ПАТЭС «Академик Ломоносов» была перенесена из Санкт-Петербурга в Мурманск во многом из-за несовершенства морского права и соответствующего давления со стороны государств Балтийского региона, через воды которых судно должно было отправиться на Чукотку [8]. 

Таким образом, можно ли сказать, что у ПАЭС нет никаких перспектив в Африке? Не совсем так, однако вариантов их применения, действительно, не так много. Предполагаемые проекты по эксплуатации ПАЭС в регионе обязательно должны одновременно соответствовать следующим критериям:

1. Наличие выхода к морю.
2. Временный характер спроса, ограниченный несколькими десятками лет.
3. Объем спроса на электроэнергию должен быть достаточным для эксплуатации 2-3 ПАЭС (для экономии на масштабе и оптимизации топливных циклов).
4. Невозможность строительства тепловой электростанции или ВИЭ, т. е. отсутствие конкуренции.
5. Приемлемость высокой стоимости производимой электроэнергии.
6. Способность обеспечить безопасность эксплуатации ПАЭС.

С учетом данных критериев получается, что наиболее целесообразным выглядит использование ПАЭС для снабжения промышленных предприятий, находящихся относительно недалеко от берега. Применительно к Африке, скорее всего, это будут проекты по добыче полезных ископаемых, в особенности редких, редкоземельных и драгоценных металлов, обладающих высокой добавленной стоимостью. Тем не менее приведенный анализ основан на характеристиках ПАЭС текущего поколения, и учитывает сегодняшний уровень экономического развития африканского континента. В связи с этим не исключено, что спектр возможных направлений применения ПАЭС в регионе в будущем может расшириться.

1. Electricity consumption per capita worldwide in 2022 // Statista. URL:  https://www.statista.com/statistics/383633/worldwide-consumption-of-electricity-by-country/ (accessed: 08.02.2024).
2. Журавлев И.Б., Птицын П.Б. Атомные электростанции средней мощности. Аналитический отчет. М.: ЦАИР, частное учреждение «Наука и инновации», 2022. C. 5.
3. Power Reactor Information System (PRIS) // IAEA. URL: https://pris.iaea.org/PRIS/CountryStatistics/CountryStatisticsLandingPage.aspx (accessed: 08.02.2024).
4. Small Modular Reactors: Challenges and Opportunities. OECD NEA, 2021. — 56 p.
5. Клименко К.А. Плавучая атомная теплоэлектростанция (ПАТЭС) // URL: https://www.sozvezdye-forum.ru/images/prez_2020/Klimenko_KA.pdf (дата обращения: 08.02.2024).
6. АЭС малой мощности // АО «Русатом Оверсиз». URL: https://rusatom-overseas.com/ru/smr/  (дата обращения: 08.02.2024)
7. Выставкин И.А. Перспективы развития АСММ на базе плавучих энергоблоков // URL: http://nsrus.ru/files/ks131022/Vystavkin.pdf  (дата обращения: 08.02.2024).
8. Загрузку ядерного топлива на первую плавучую АЭС произведут в Мурманске // РИА Новости. 21 июля 2017. URL: https://ria.ru/20170721/1498928221.html (дата обращения: 08.02.2024).

Ключевые слова: Атомная энергетика; Африка

AFR

E16/MIN – 24/02/09