Тихий ядерный переворот: сельская атомная станция...
ЧАСТЬ 2
Самым важным критерием оценки увеличения доступности благ для общества является ежегодное увеличение покупательской способности населения. Доступность базовых потребностей в виде электричества и тепла должна из года в год расти, и одним из путей достижения этой цели может быть снижение конечной стоимости этих видов энергии для потребителей.
![](/project/567/post/14186/image/24536/imagesprojects567567cxo7v5349hg747h0_original.webp?1651060356805)
В России тарифы на энергию (электроэнергию, тепло, газ) индексируются ниже инфляции, что в теории должно увеличивать покупательскую способность населения.
Однако есть в нашей жизни один такой очень важный аспект как увеличение количества доступной энергии через потребление углеводородов, которое возможно только в краткосрочной перспективе и на небольшой промежуток времени.
Россия, являясь богатой углеводородами страной, уже к 2080 году может столкнуться с их дефицитом, который будет покрывать только потребности внутреннего рынка, тогда как про экспорт газа можно будет забыть.
- Так, например, с 2011 по 2021 годы нефтяные запасы России, по данным Минприроды, сократились на 33%, газовые — на 27,4%.
Запасов газа при текущих темпах добычи осталось примерно на 70 лет, нефти - на 30 лет. За последние 25 лет было открыто в 10 раз меньше месторождений, чем за предыдущее 25 лет.
Являясь частью глобальной экономики, мы будем продавать свою нефть, газ и продукты их переработки в энергодефицитные страны, нуждающиеся в этих ресурсах.
Газ будет замещать уголь в энергетике и всё больше использоваться как сырьё для водородной энергетики и нефтехимии.
К началу 2050 года в России из природного газа (метана) планируется производить от 7,9 млн до 33,4 млн тонн водорода методом пиролиза и парового реформинга с попутным улавливанием и захоронением СО2.
![](/project/567/post/14186/image/24538/imagesprojects567567rgrf3p349hg78ach_original.webp?1651060389782)
Диаграмма симуляции прогноза истощения месторождений газа в России (млрд куб.м природного газа). Учитывая, что запасов газа в России при текущей добыче хватит на 70 лет (также следует брать в расчёт рост потребления), все известные на сегодня месторождения будут истощены к 2085 году.
Новые технологии добычи газа (например, в газогидратах) потребуют огромных инвестиций в технологии их разработки и добычи . Они, конечно, продлят время использования газа, но никак дешевле его не сделают.
Стоимость газа будет только расти, так как остаться без газа - значит не только остаться без доступной энергии, но и полностью утратить высокотехнологичную промышленность, так как природный газ – это сырьё для благородных газов, таких как гелий, неон, аргон, криптон, ксенон. А без них никакие высокие технологии невозможны.
![](/project/567/post/14186/image/24539/imagesprojects567567ulduu8349hg7e98c.webp?1651060437316)
Самые массовые на сегодня сферы использования природного газа.
Это одна из причин, почему Россия при столь больших запасах углеводородов развивает передовую атомную энергетику.
Тут всё просто: только атомная энергия может безопасно и эффективно заменить углеводородное топливо, отведя нефти, газу, и углю роль ценного сырья для нефтехимической промышленности и водородной энергетики. Полностью вытеснить углеводороды из мировой энергетики получится, возможно, только к 2100 году.
Сегодня в России существует уникальный проект "домашней" ядерной станции, прототип которой полностью прошёл десятилетия испытаний, а технология полностью готова к внедрению. В среднесрочной перспективе такая установка станет частью нашей жизни.
Речь идёт о полностью автономных и необслуживаемых ядерных реакторах малой мощности, способных эффективно работать 25-30 лет на одной заправке урановым топливом.
Более подробно о действующем прототипе этой технологии я писал тут:
ссылка
Для обеспечения автономности отдалённых посёлков и небольших производств в СССР к 1990 году был разработан проект атомной тепловой электростанции малой мощности АТЭС «Елена».
![](/project/567/post/14186/image/24540/imagesprojects567567jjimsr349hg851e5.webp?1651060522222)
Реакторная установка "Елена". Масса установки составляла 168 тонн, включая все необходимые системы защиты. В качестве топлива используется диоксид урана, обогащенного до 17%, массой в 1082 кг, количество тепловыделяющих сборок - 109.
Согласно расчётам тех лет, «Елена» тепловой мощностью в 3 МВт и электрической в 100 кВт могла обеспечивать энергией поселение до 2000 человек на протяжении 25 лет.
![](/project/567/post/14186/image/24541/imagesprojects567567j77ggh349hg87d55.webp?1651060542836)
К настоящему времени требования в энергопотреблении выросли, и эти расчёты более не актуальны.
Использование АТЭС, как единственного источника энергии, в современных реалиях непрактично, но использование в качестве основного и резервного источника - вполне допустимо.
Конструкция реактора разработана так, чтобы быть полностью необслуживаемой в течение всего срока активного выгорания ядерного топлива.
![](/project/567/post/14186/image/24542/imagesprojects567567b9ljnn349hg92e0g.webp?1651060663159)
Принципиальная схема станции.
Рассмотрим принцип действия установки.
Вода под давлением в 200 атмосфер подогревается в реакторе до 328 градусов Цельсия и под действием естественной циркуляции попадает в блоки термоэлектрических генераторов (ТЭГ), которые преобразуют часть тепловой энергии воды в электроэнергию, вследствие чего сами ТЭГ нагреваются и подогревают теплоноситель второго контура, в котором циркулирует вода под давление в 3,7 атмосферы, нагретая до температуры в 110 градусов Цельсия.
Тепло воды второго контура передаётся теплоносителю третьего контура, который выходит за пределы реактора к специальным бойлерам, тепло от которых передаётся уже сетевому трубопроводу, идущему напрямую к потребителям. Температура воды достигает 90 градусов Цельсия.
Параметры теплоносителя третьего контура поддерживаются с помощью воздушных градирен, которые способны сбрасывать до 100% тепловой мощности, стабилизируя нагрузку на реактор.
![](/project/567/post/14186/image/24543/imagesprojects5675673vad4s349hg96e17.webp?1651060695152)
Разрез энергоблока (в собранном виде «Елена» представляет собой цилиндр диаметром 4,5 и высотой 15 метров).
Таким образом, электрическая и тепловая мощность реактора никогда не меняется, даже при полном прекращении потребления посёлком энергии.
Термоэлектрические генераторы, являясь полупроводниковыми генераторами электрического тока, работают от разности температур теплоносителя первого и второго контура, генерируя электроэнергию без движущихся частей.
Ресурс активной зоны реактора составляет 25 лет, перезагрузка топлива в течение всего срока эксплуатации отсутствует. При выводе из эксплуатации предусматривается удаление активной зоны.
На протяжении всего срока эксплуатации реактор работает в полностью автономном режиме, сам себя регулируя при помощи естественной циркуляции теплоносителей.
![](/project/567/post/14186/image/24544/imagesprojects567567r7ffcj349hg99f9h.webp?1651060719727)
Макет станции «Елена».
Согласно государственной программе «Развитие техники, технологий и научных исследований в области использования атомной энергии в РФ на период до 2024 года», ядерная термоэлектрическая станция «Елена» включена в перечень серийного строительства инновационных атомных электростанций малой мощности.
Ядерные технологии с 1990 годов шагнули далеко вперёд. Например, появились новые материалы, способные выдержать эксплуатацию в активной зоне подобных АЭС малой мощности на протяжении 40 лет. Поэтому, хоть сам проект "Елена" является хорошо проработанным реактором, который уже планировали к постройке, в современных реалиях он нуждается в доработки, а именно - во внедрении новых технологических решений и материалов, что только улучшит характеристики и увеличит сроки эксплуатации.
Собственно, так и было сделано. В 2020 году был представлен обновленный проект - "Елена-М" ( модернизированная) - энергоустановка электрической мощностью от 100 кВт до 1 МВт и тепловой мощностью от 3 МВт до 10 МВт.
Схема энергоблока с реактором «Елена-М»
Этот проект уже куда более основательный, ведь реактор представляет собой модульную конструкцию, схожую с реактором "РИТМ-200". Срок эксплуатации "Елены-М" продлён на 5 лет относительно предыдущей установки, и составляет 30 лет.
Можно провести экономический анализ интеграции АТЭС «Елена-М» в инфраструктуру в коттеджных посёлках.
Средняя стоимость коттеджа (в пределах 40 км от МКАД) с внутренней отделкой площадью 150 м2 на 6-8 сотках земли в посёлке экономкласса с полностью развитой коммунальной инфраструктурой (вода, канализация, электричество, газовая магистраль) оценивается в 10 миллионов рублей.
Множество подобных коттеджных посёлков в располагаются Московской области.
В расчёт возьмём 100 домовладений.
Но об этом в следующей статье.
3 комментария