На прага сме на революция в ядрената енергия

• До 2024 г. в ЕС да бъдат инсталирани най-малко 6 GW електролизери захранвани от беземисионна енергийни източници и производство на над 1 млн. куб.м зелен водород;
• До 2030 г. да бъдат инсталирани най-малко 40 GW водородни хидролизери за производство до 10 млн. куб.м водород;

Досега ядрената енергия не се споменава в стратегията като алтернатива, но декларацията на Европейския парламент дава аргументация за третиране на производството на водород от "ядрени" хидролизери като нисковъглеродно, при това с много по-висока ефективност от всички досега използвани технологии.

Малките модулни реактори идват

В ЕС и в Северна Америка ядрените електроцентрали с ММР бързо набират популярност и представляват нова адекватна възможност за икономически целесъобразно изграждане на нови мощности с предсказуемо производство без въглеродни емисии. Предимствата на ММР са:

• сравнително по-ниски нива на първоначалната инвестиция;
• значително съкратени срокове за изграждане;
• по-ниски оперативни разходи и ниската себестойност на електроенергията;
• възможност за работа в режими с промяна на мощността, синхронизирани и допълващи режимите на възобновяемите енергийни източници, съпътстващо (комбинирано) производство на топлоенергия или хладилна енергия, индустриална пара или топла вода за индустрията; производство на водород с високоефективни парни хидролизири, производство на хидразин, синтетични горива, амоняк, обезсоляване на морска вода и рафинерии;
• високо ниво на безопасност поради приложение на модерни концепции за пасивни противоаварийни системи с нулево външно въздействие и интелигентни системи за управление;
• намален обем на отработено гориво и радиоактивни отпадъци;
• висока защита от пролиферация на ядрени материали;
• възможността за използване на площадки с малка площ и практическата възможност за изграждането на тези мощности в градски ареали, в близост до потребителите с всички положителни ефекти от това.

В ЕС и в Северна Америка ядрените електроцентрали с ММР бързо набират популярност с редица предимства. На снимката: командната зала на АЕЦ "Козлодуй" Фотограф : Надежда Чипева

Тези предимства имат огромно значение за българската енергетика, чийто характеристики като техническо ниво на генериращите мощности и електрическите мрежи, видове инсталирани мощности, отработен ресурс на технологичния парк, наличието на големи топлофикационни системи, както и натрупаните в последните години заявки за изграждане на ВЕИ мощности от над 24 000 МВт, правят целесъобразно изграждането на такива мощности, с които могат да бъдат решени натрупаните сложни проблеми на балансиране на системата.

Проведения на 12 и 13 септември 2022 г. в Прага 7-и конгрес за Централна и Източна Европа по ядрени технологии впечатли участниците с огромен прогрес на тези технологии. Централно събитие на форума бе представянето на разработките на 6-те най-напреднали в тази област технологични компании в света: GE-Hitachi, Holtec Intl, NuScale, Rolls Royce, X-Energy и Dual Fluid. Забележителен е факта, че почти всички те декларират, че през 2023-2024 година ще бъдат готови с пазарни оферти.

Какви са общите характеристики на тези технологии:

• Всички те представляват стандартизирани проекти, изграждани от модули, при което не се изисква сложно и продължително проектиране, а само адаптационни дейности по приспособяване на стандартния проект към площадката. Така времето за строителство от първа копка до пускане в експлоатация се съкращава до 38-40 месеца, което означава, че към 2028-2030 година в света вече може да се очаква да бъдат пуснати в редовна експлоатация минимум 2-3 такива ядрени централи.
• Висока специфична плътност на енергопроизводството - около 3000 MW/кв.км площадка, срещу 2.25 MW/кв.км за офшорни ветроенергийни централи и 9 MW/кв.км за фотоволтаични централи.
• Типизираните и предварително лицензирани от ядрените регулатори проекти освен съкратения срок на строителство понижават и специфичните инвестиции до под 3000 USD/кВт инсталирана мощност, а като следствие от това прогнозната себестойност на произведената електроенергия е в диапазона 2,7-5,6 евроцента/кВтч.
• Всички проекти са когенерационни - т.е. освен електроенергия те могат паралелно да произвеждат и редица други продукти: водород, амоняк или синтетични горива, топлинна енергия за отоплителни или хладилни цели, пара за индустрията, топлинна енергия за водни обезсолителни инсталации, за рафинерии, за производство на хидразин - гориво от типа на бензина, но на конкурентни цени в сравнение с петролните деривати, система за съхранение на електроенергия в батерии, за обезсолителни централи.
• Диапазонът на електрическата мощност на тези реактори е различен - от 72 МВт на единичен модел на фирмата NuScale, през 160 МВт на Holtec International до 1300 МВт на Duаl Fluid.
• Приложение на опробвани технолотии (PWR, АBWR, високотемпературни газоохлаждаеми или други), опростен дизайн, малко на брой и високо надеждни пасивни системи, разположени в един блок реактор-парогенератор(и).
• Опростен парен цикъл на Ренкин на водна пара предназначен за работа с променлив товар.
• Супер безопасни: без необходимост от операторска намеса, от допълнителна външна вода за аварийно охлаждане, от външно електрозахранване и помпи - естествена циркулация в активната зона и интегрално пре-асемблирани парогенератори.
• Висока сеизмична устойчивост.
• Безопасни за околната среда поради подземно разполагане на основните ядрени съоръжения и хранилища.
• Значително съкратена зона на аварийно планиране - границата й съвпада с границите на площадката.
• Близко до нула радиационно натоварване на обслужващия персонал поради подземната активна зона и подземно разположени хранилища за гориво.
• Защитени от терористичен достъп.
• "Зелено" производство - липса на производство на парникови газове и други замърсители на въздуха.
• Редуцирани финансови разходи и повишена "банкабилност" на проектите.
• Бърз и лесен монтаж на площадката за около 38-40 месеца от първа копка.
• Сравнително дълъг експлоатационен срок - в болшинството случаи 60 години.
• Надеждна експлоатация и широка гама когенерационни производства: на водород чрез внисокотемпературна хидролиза на пара, за топлинна енергия в енергийни общности и топлофикации, за рафинерии, за производство на синтетични горива.
• Възможност за работа синхронизирано с променливите товарови графики на възобновяемите енергийни източници, с което се постига ефективно балансиране на енергийната система.

Перспективите на ММР в България са в спектъра на комбинираното производство на електроенергия и топлинна енергия, както и на водород. На снимката: шести блок на АЕЦ "Козлодуй" Фотограф : АЕЦ Козлудуй

Развитие на ММР в България

Малките модулни реактори са в основата на трансформацията на ядрената индустрия в света и като такива трябва да залегнат като алтернативно стратегическо направление в новата ядрена енергийна стратегия на България. Това ще предостави нови възможности за изграждане на специфични електроенергийни системи в по-малки и по-гъвкави производства и тяхното успешно участие на енергийните пазари у нас и в чужбина, където има необходимост не толкова от големи ядрени мощности, колкото от по-малки, компактни и маневрени ядрени модули. ММР предоставят редица преимущества както за централизираната ЕЕС като възможности за балансиране на променливото производство на ВЕИ, така и за бъдещите енергийни общности и за индустриални потребители.

ММР могат да играят важна роля както при осигуряването на енергийна автономност на големи индустриални клъстери, така и за снабдяване с топлинна и електрическа енергия от топлофикационни дружества на жилищни райони, и не на последно място - това ще бъде сравнително най-ефективното производство на водород, за което България има редица съществени предимства пред другите страни в региона поради географското си разположение и близостта до ЕС.

Възможностите на ММР, съобразно изискванията на енергийния пазар в България, са определено в спектъра на комбинираното производство на електроенергия и топлинна енергия, както и на водород. И други продукти. В експертните енергийни среди се дискутират следните стратегически направления на инвестиционни проекти в областта на ММР в периода 2028-2035 г.:

• Първо направление: изграждане на два блока с ММР на площадка "Белене" за комбинирано производство на електроенергия и водород. В спецификацията на обекта трябва да се включи изискването на най-високата възможна маневреност на блоковете и участие в регулирането на товара на ЕЕС, включително и режими за компенсиране на променливото производство от възобновяемите енергийни източници - фотоволтаици и ветрови електроцентрали.
• Второ направление: Изграждане като минимум един модулен реактор от 300-500 МВт за комбинирано производство на електрическа и топлинна енергия на територията на бившия комбинат "Кремиковци" за топлоснабдяване на абонатите в Столична Община и заместване на генериращите мощности на природен газ и постигане на изгодни за потребителите конкурентни цени на топлинната енергия. Такъв проект може да бъде изграден между София и Парник и може да бъде разглеждан общ за двете топлофикационни дружества - в София и в Перник.
• Трето направление: След провеждане на технико-икономически анализи за целесъобразност да бъдат определени площадки за строителство на ММР-модули с комбинирано производство на електроенергия и обезсолена морска вода за санитарно-битови нужди в райони с традиционно високи цени на питейната вода в близост до българския Черноморски бряг.

Основания за оптимизъм и вероятност за реализация на новите технологии съществуват, което се потвърждава от държавната политика в областта на ядрената енергетика последно време. Държавата е склонна да подкрепя перспективното развитие на ядрената енергетика, като за доказателство в тази връзка трябва да бъде цитирано Решение от 14.10.2020 г. на Министерския съвет. То задължава държавните институции да предприемат подготвителни действия и проучване на възможностите за изграждане на нова ядрена мощност на одобрената от Агенцията за ядрено регулиране площадка в "АЕЦ Козлодуй", в контекста на постигане на целите на ЕС за климатична неутралност до 2050 г. и диверсификация на енергийните ресурси.

В тази връзка това не могат да бъдат държавни проекти, а корпоративни проекти базирани на убедителни технико-икономически обосновки за целесъобразност и икономическа ефективност, за да бъдат в състояние да привлекат капитали.

В таблицата по-долу са представени сравнителни характеристики на разработваните в момента проекти на ММР в света, като поради липса на информация не са включени разработките на EDF Nuward, Руската федерация и Китай, които по неофициални данни имат проекти в напреднала готовност за реализация.

Не трябва да се губи време в безсмислени дискусии "за и против ядрената енергия" защото редица други страни, много по-консервативни от България в тази област като Полша и Великобритания активно обръщат поглед към тези технологии и вече имат подписани предварителни договори за съвместни изследвания и строителство с някои от големите компании. А съседната Румъния почти е решила да се откаже от това да разширява АЕЦ "Черна вода" и пристъпва към подписване на договор GE-Hitachi за съвместни проучвания за изграждане на няколко ММР по поречието на река Дунав. За разлика от Румъния, Полша е заявила инвестиционен интерес за закупуване на 10 ММР от фирмата Holtec International.