16 октября 2021 00:12

Будущее электричества

Нынешняя суровая зима лишний раз высветила, в общем-то, давно известную проблему – нехватку мощностей электроэнергетики в стране. Веерные отключения наблюдались во всех регионах.

По мнению академикасекретаря Отделения энергетики, машиностроения, механики и процессов управления РАН Владимира Фортова, у нас нарушен общий для всего мира закон: генерирующие мощности должны на 15 процентов превышать текущие потребности в энергии.

Только при опережающей динамике в энергетике можно обеспечить стабильное развитие всех других отраслей экономики и страны в целом. Это правило неукоснительно соблюдалось еще со времен ГОЭЛРО.

В сделанном шесть лет назад прогнозе Академии наук отмечалось, что при сохранении инерционного сценария развития этой отрасли в 2005 году наступит энергетический коллапс. В США ежегодно вводится 45 гигаватт электрических мощностей, в России – 1,5 гигаватта.

При этом у нас самая высокая энергоемкость производства в мире – на тонну выпущенной продукции мы расходуем 800 килограммов условного топлива, тогда как японцы – 250, а американцы – 380 килограммов. Неудивительно, что столичному мегаполису, по оценке специалистов, не хватает уже сейчас 2,5 гигаватта мощности. Выход эксперты видят в развитии атомной энергетики, завершении долгостроя на ряде ГЭС, освоении новых альтернативных источников – солнечной, термоядерной, водородной и других видов энергии. Развитию ряда этих направлений и посвящены материалы сегодняшней полосы.

Гарантии на атомном уровне

Энергетический кризис уже ощущается в столице, завтра он придет в северные регионы, послезавтра его почувствуют все жители европейской части России.

Аварийные отключения света и тепла из форс-мажора могут превратиться в повседневность, к которой нам будет суждено привыкать. Если в ближайшие три-четыре года в стране не примут экстренных мер по наращиванию энергомощностей, в том числе и за счет атомной энергии.

Эту тему писатель Владимир Губарев обсудил с руководителем концерна «Росэнергоатом» Станиславом Антиповым.

– Вокруг атомной энергетики установилось затишье: нет митингов, демонстраций, протестов. Это затишье перед бурей или «зеленые» уже похоронили АЭС?
– Вопрос интересный, но не простой, потому что оба ответа на него имеют право на существование. Какой именно одержит верх, я прогнозировать не могу.
Лично я все-таки к нашему будущему отношусь оптимистично, хотя у нас нет механизмов финансирования, а, следовательно, и бурного развития. И объясняется это тем, что социального заказа на энергетику нет, она не востребована.
Темпы роста промышленности очень низкие, и мы вынуждены по ночам «разгружать» энергоблоки. В последние годы мы ввели два миллиона киловатт, но нынешней ночью, к примеру, использовали только 400 тысяч киловатт. Аналогичная ситуация и по выходным дням...

– Странно, что энергии в стране с избытком, а нам грозят кризисом в сильные морозы, да и месяц от месяца цена электричества растет.
– Сегодня мы вырабатываем электроэнергии на АЭС больше, чем в советское время. Хорошо известно, что резко повысились надежность и безопасность блоков, станции работают достаточно эффективно – коэффициент использования установленной мощности (а это один из основных показателей работы АЭС) выше 85 процентов.

– И тем не менее по ночам и выходным энергоблоки, по сути, простаивают. Как это вписывается в рыночную экономику?
– Безусловно, ситуация выглядит странно. Ведь наша электроэнергия на 25 процентов дешевле, чем у тех, кто работает на органическом топливе. Однако здесь в силу вступают не экономические законы, а технические. В Центральном регионе есть запас регулируемой мощности, который сначала выбирается тепловыми станциями, то есть их мощность снижается до технического минимума, чтобы обеспечивать теплоснабжение, а уж после этого оператор начинает разгружать нас.
Естественно, мы следим за этим процессом внимательно, так как он связан с безопасностью АЭС.
Некоторые наши законы не всегда сообразуются со здравым смыслом. Теперь все хотят работать только в дневное время.
А ведь достаточно вспомнить советские времена, когда Госплан требовал, чтобы оборудование работало круглые сутки. Рациональное зерно в этом есть. Сейчас в ночное время предприятия стоят, а потому колебания потребления электроэнергии колоссальные. «Пиковые» нагрузки утром и вечером, падение их по ночам, дефицит в дневное время, – все это лихорадит энергетику. Она создавалась при плановой экономике, и это надо учитывать. Ясно, что нужно пересматривать состав энергетики, а не регулировать ее за счет повышения или понижения мощности реакторов.
Они должны работать в одном режиме, а избытки энергии аккумулировать или использовать для производства водорода.

– В последнее десятилетие насаждался расхожий образ, что энергетика – это паровоз, который постоянно требует ремонта, то есть реформирования. На самом деле все обстоит иначе?
– Конечно. Роста промышленности нет. Экономика живет за счет рынка энергоресурсов, и именно он будет определять уровень жизни в стране. Это очевидно.

– Говорят о кризисе с энергией в Москве. Не исключено, что именно атомщикам нужно будет выступать в роли спасателей...
– В Москве не промышленность развивается, а идет бурный рост огромных зданий и комплексов. Отсюда и большое потребление электроэнергии, и завтра ее потребуется еще больше. Решение проблемы, по мнению многих специалистов, в строительстве четвертого блока Калининской АЭС или нового блока на Смоленской АЭС.
Аналогичная ситуация и на северо-западе европейской части – регион развивается довольно бурно, и если заранее не побеспокоиться об энергетике, то ситуация и там будет складываться кризисно. Очевидно, потребуется и новый блок на Ростовской АЭС. Когда речь идет о реальном развитии регионов, то их руководители понимают, что решить проблему может только атомная энергетика. Именно атомную промышленность государство должно поддерживать сегодня. Наша отрасль, пожалуй, единственная, которая востребована на мировом рынке. Об этом свидетельствуют наши контакты с Китаем, Индией, Ираном и другими странами, где мы успешно продаем ядерные технологии, строим АЭС.
Но если ситуация не изменится, то через 3-4 года катастрофа неизбежна: энергомашиностроение не способно будет возродиться – мы не сможем делать ни корпуса, ни парогенераторы.

– Значит, вашего оптимизма хватит только на 3-4 года?
– Все усилия нашего концерна направлены на то, чтобы нас услышали. Импульс развития позволит сохранить и электромашиностроение, и всю инфраструктуру. Мы уже потеряли много строителей, монтажников. Опыт достройки последних двух блоков на Ростовской и Калининской АЭС показал, что требуются колоссальные усилия по сплочению коллективов.
Управление такими крупными стройками требует и масштабности, и четкого планирования. Для этого нужны соответствующие кадры.

– Как известно, в атомной энергетике есть своеобразная «школа подготовки». В ней не принято «перепрыгивать» сразу из рядового инженера в высокое начальство?
– И это абсолютно правильно! Хотя понятно, что в нынешних условиях необходимо ускоренными темпами готовить менеджеров и управленцев высшего звена. И здесь опыт французов и американцев, где такие системы существуют, нам пригодится.
Однако есть некоторые горячие головы, которые требуют, чтобы мы отказались от нашей системы подготовки кадров. Думаю, их позиция ошибочна – нельзя выплескивать воду вместе с ребенком. У нас очень много хорошего и надежного в подготовке кадров, и история развития атомной энергетики в стране подтверждает это.

– В таком случае обратимся к одной теме, которая нынче не очень популярна. Я хочу напомнить о том, что наша газовая промышленность подорвала атомную энергетику Европы. Той же Германии. Мы поставляем туда дешевый газ, и это делает АЭС неконкурентоспособными. Разве подобное нам не грозит?
– Не хочется приводить хрестоматийные высказывания об ассигнациях, которыми мы топим печь.
Мне кажется, осознание того, что количество газа и нефти все-таки ограничено, пришло к нашему высшему руководству.

– Но урана ведь тоже мало! Насколько мне известно, и в России его явно не хватает. После распада Советского Союза все крупные месторождения остались за пределами России – в Средней Азии и Казахстане. Как быть?
– У нас сейчас разрабатываются два месторождения.
Они закрывают приблизительно половину нашей потребности в уране. Огромные запасы разведаны в Казахстане, и у нас подписаны с этой страной соответствующие соглашения о поставках сырья.

– Атомные станции – опасное производство?
– Не более чем другие производства. Высокие давления и высокие температуры всегда потенциальная опасность. У АЭС есть еще радиационная опасность, и именно ее обычно имеют в виду. Да, она существует.
Но при высоком уровне эксплуатации, при высокой культуре персонала уровень опасности низок.
У нас несчастных случаев, кстати, намного меньше, чем на других производствах. Поверьте, делается все, чтобы повысить надежность АЭС, и иного мы не представляем себе.

– Но ровно 20 лет назад Чернобыль все-таки случился... Одна из причин аварии – низкая дисциплина.
– Безусловно, общий упадок дисциплины в стране был. С этим не могу не согласиться. Те люди, которые строили 4-й блок Чернобыльской АЭС, понимали, что эксплуатировать его нужно, очень строго соблюдая все технологические и технические нормы.
Они, конечно же, сознавали опасности, понимали недостатки этого типа реакторов, а потому рассчитывали на жесткую дисциплину, которая властвовала в нашей отрасли. Но в это время появились люди, для которых награды, звания, служебное положение, карьера стали главными, а все остальное ушло на задний план, в том числе и ощущение опасности. Для них главное было – выполнить указание сверху. Возникли нештатные ситуации, надо было остановиться, подумать, а уже потом принимать решения. Но они уже привыкли к фразам ученых, которые утверждали: «Этот аппарат безопасен!
Этот аппарат супернадежен!» Конечно, это расхолодило персонал – всех, от оператора до директора и главного инженера.

– Один академик – создатель ядерного оружия – сказал мне: «Мы старались делать наши изделия очень надежными – они должны были взрываться в любых условиях. И у нас это получалось неплохо. А конструкторы делали так, чтобы реакторы не взрывались, но они взрываются... Так работать нельзя!»
– С таким утверждением я согласиться не могу. Естественно, что первое поколение реакторов – это дань оружию, а время тогда было сжато до предела, и многое этим объясняется. Второе поколение реакторов – это качественный скачок, и он потребовал от персонала знаний, умения, высокой квалификации. Сейчас уже сделан очередной шаг, и весь мир работает над четвертым поколением реакторов. Следует помнить, что в нашем деле мелочей не существует. И это мы продемонстрировали при пуске третьего блока Калининской АЭС. Целый год шел ввод нового блока. Мы ни одного отступления от норм и правил не сделали, ни единой поблажки не дали. Шла программа испытаний, и если появлялось какое-то отклонение, то сразу же останавливались, устраняли замечания и неполадки, и повторяли испытание.
Если бы такой ввод блока осуществлялся в советское время, то на все работы ушло бы вдвое меньше времени – полгода.

– Никакого давления от властей не было?
– К счастью, нет. Мы уже научены горьким опытом прошлого, а потому не шли ни на какие отступления.
Да и большая школа была для молодых специалистов, которые смогли убедиться, насколько надежно и четко нужно работать.
Опыт пуска 3-го блока на Калининской АЭС необходим для будущего, так рождается преемственность в атомной энергетике. Опыт пригодится при пуске следующих блоков. За три года к нам пришли 400 молодых специалистов с высшим образованием.

– Нельзя говорить о будущем, не оценив прошлого. Какие этапы атомной энергетики вы выделили бы?
– Первая АЭС в Обнинске. Это подвиг. Он показал всему миру наши возможности и устремления. Мы сделали первый шаг, но потом весь мир нас опередил.
Потом пришло осознание, что атомная энергетика нужна, и 70-е – начало 80-х годов – бурный этап ее развития. Все, что у нас есть сегодня, создано в те годы.
Сейчас мы переживаем третий период – мы создаем новые реакторы с повышенной безопасностью. Затем главными станут быстрые реакторы повышенной мощности. Ясно, что скоро в мире не станет хватать газа, угля и нефти. Начнут истощаться теплоносители, потребуется новое топливо для двигателей внутреннего сгорания. Им станет водород. Уже через пять – десять лет наука и конструкторы будут переориентированы на создание водородной энергетики, и тут особая роль будет принадлежать атомным реакторам.

– Вы гарантируете, что катастроф на АЭС не будет?
– Гарантирую...

Владимир ГУБАРЕВ

Мирный термояд

Первая в мире термоядерная станция появится к 2050 году.

Об этом сообщил на недавней сессии РАН академик Валентин Смирнов, директор Института ядерного синтеза РНЦ «Курчатовский институт». Именно этот институт разработал перспективную ядерную систему «Токамак», открывшую путь к созданию реактора. А 20 лет назад было решено разработать международный термоядерный экспериментальный реактор ИТЭР. Топливом для него служат изотопы водорода, широко распространенные на нашей планете. Нескольких десятков килограммов смеси трития и дейтерия хватит, чтобы обеспечить энергией всю Россию в течение года. Вырабатывать ток, как и на атомных станциях, станут паровые турбины, возможно применение и газовых турбин.

Безопасность термоядерного реактора не вызывает беспокойства у ученых.

Минимальное количество используемого топлива не может взорваться ни при каких условиях. Даже если в корпусе реактора образуется трещина, реакция погаснет в течение тысячных долей секунды.

Термояд не накапливает радиоактивных отходов, следовательно «зеленые» могут быть спокойны.

В 1998 году ученые завершили проект ИТЭР. Его строительство обошлось бы в 9 миллиардов долларов. В США посчитали, что цена слишком высока, настояли на сокращении ее вдвое и вышли из проекта. Новый вариант был готов к 2001 году, доля России в проектных работах – почти четверть. Летом 2005 года участники пришли к соглашению, что первый термоядерный реактор построят во Франции. Все документы планируют подписать на заседании стран «восьмерки» в мае нынешнего года в Санкт-Петербурге.

После ИТЭР потребуется соорудить демонстрационную термоядерную электростанцию, а первая промышленная станция появится к 2050 году. Ее мощность составит 1,5 гигаватта, что соответствует мощности одного блока современной атомной станции. Со временем стоимость киловатт-часа термоядерных станций будет ниже, чем на АЭС.

Кстати, США уже вернулись в проект, в нем участвуют помимо европейских стран также Япония, Южная Корея и Китай. Со временем, как считают российские ученые, собственную станцию надо будет строить и нашей стране. Президент страны уже дал поручение правительству подготовить концепцию развития отечественной термоядерной энергетики.

Исследования в этой области уже позволили создать высокие технологии в целом ряде областей науки и техники. Например, разработка магнитных систем для термоядерных установок привела к появлению сверхпроводников, необходимых как для электроэнергетики, так и для медицины. В рамках проекта созданы уникальные плазменные двигатели, используемые для корректировки космических аппаратов, и многое другое.

Термоядерная энергетика потребует создания десятков тысяч новых рабочих мест. В этой области накоплены огромные знания, которые необходимо реализовать. И именно благодаря термояду наши потомки не будут знать энергетических проблем.

Андрей СТРЕЛЬЦОВ

Замороженная плазма вместо солнечных батарей

На борту Международной космической станции проходит эксперимент под названием «Плазменный кристалл».

Ученых интересует, как меняются свойства плазмы в условиях невесомости. В специальном контейнере, термобоксе, находится колба с плазмой – четвертым состоянием вещества.

Ее подвергают заморозке, чтобы понять, как она поведет себя в условиях микрогравитации, когда не действует сила земного притяжения.

Эксперимент показал, что замороженная в невесомости плазма проявляет новые свойства. Фактически получено пятое состояние вещества.

В Институте теплофизики экстремальных состояний РАН пояснили, что в «пылевой» плазме содержатся не только электроны и протоны, но и радиоактивные пылевые частицы микронных размеров, которые ловят электроны и начинают заряжаться отрицательно.

Затем заряд отталкивает их, притягивая в свою очередь протоны.

Ученые установили, что при этом накапливается энергия, которая может превышать заряд электронов в сотни тысяч раз! На Земле получить этот эффект мешает гравитация, искажая плазменно-пылевые структуры, тогда как в космосе она отсутствует.

Остается только «снять» электроэнергию.

Этот научный эксперимент специалисты называют величайшим достижением в области физики.

Но его главное значение в том, что доказана возможность создания компактного и очень мощного источника энергии, который может использоваться в космосе.

Виталий ТЕТЕРЯТНИК

Пн Вт Ср Чт Пт Сб Вс
        1 2 3
4 5 6 7 8 9 10
11 12 13 14 15 16 17
18 19 20 21 22 23 24
25 26 27 28 29 30 31