От малого к великому

Что такое малые модульные реакторы?

В соответствии  с  классификацией Международного агентства по атомной энергии (МАГАТЭ) к малым реакторам (SMR) относятся энергоблоки мощностью менее 300 МВт . Интересно, что под это определение попадают некоторые старые реакторы, ведь мощности наращивались постепенно, с момента появления первых реакторов они с 60 МВт выросли до 1600 МВт.

Например, ЭГП-6 на Билибинской АЭС формально попадает под параметр «мощность менее 300 МВт». Однако современные малые модульные реакторы отличает то, что они производятся на заводах целыми сериями. Топливо часто тоже загружается прямо на заводе, по сути, с конвейера выходят готовые к использованию станции. 

Несмотря на то, что попытки ввести в эксплуатацию SMR были и раньше, первым успешным  проектом стала единственная в мире плавучая атомная станция «Академик Ломоносов», работа которой началась в 2020 году. Здесь успешно эксплуатируются два блока малых модульных реакторов мощностью 35 МВт.

В чем преимущества SMR?

«Основные преимущества малых модульных реакторов в их экономичности, – рассказывает Алексей Неживой, руководитель оперативного штаба Независимого профсоюза «Новый труд», физик-ядерщик по первому образованию и бывший ведущий инженер Института общей ядерной физики. – Пример Фукусимы наглядно показывает системные проблемы традиционной энергетики: станция уже отработала свой срок, но ее эксплуатацию продлили из-за огромных затрат на строительство и последующую консервацию. Землетрясение и цунами вывели из строя автоматику, что привело к катастрофе. Такие деньги на консервацию никто платить не хочет, поэтому станции эксплуатируются за пределами их безопасного срока службы. 

В отличие от этого, малые реакторы производятся на специализированных производствах, что значительно дешевле. Их утилизация стоит буквально копейки по сравнению с огромными затратами на вывод из эксплуатации крупных станций. Основное преимущество – гигантская экономия за счет нераспределенной, а не централизованной системы энергоснабжения, а также отсутствие экономической необходимости рискованно продлевать срок их службы.

Использование SMR в удаленных регионах позволяет решить проблему огромных накладных расходов. Их можно доставить вертолетом в любую труднодоступную местность, избегая необходимости строительства дорогостоящей инфраструктуры линий электропередачи. Это особенно актуально для территорий с разрозненным населением, где строительство большой АЭС экономически нецелесообразно». 

Перспективы и сложности

«Перспективы SMR оцениваются как громадные, особенно в контексте развития платформенной экономики, – говорит Алексей Неживой. – Поскольку эта технология экономически выгодна, ее распространение в ближайшие годы станет неизбежным. Основной вызов – в необходимости преодоления сопротивления технологических элит, которые защищают свои финансовые интересы в традиционной атомной энергетике». 

По словам Алексея Неживого, «основная сложность на пути от концепции к массовому производству SMR – не техническая, а организационно-экономическая. Есть сопротивление со стороны «классической ядерной корпорации», которой невыгоден переход с дорогостоящих проектов больших АЭС на более дешевые и массовые SMR. Изготовление больших АЭС, подобно крупным холдинговым компаниям, приносит значительно больше денег подрядчикам и финансово более выгодно определенным группам. Хотя такие проекты финансово более затратны для государства и заказчика, они приносят хорошую прибыль тем, кто их реализует. 

Кроме того, существующие игроки обладают компетенциями именно в строительстве крупных объектов, но не имеют опыта в создании малых модульных станций. Поэтому они активно борются за рынок, пытаясь сохранить свою долю. Эта ситуация аналогична противоборству между офлайн-ретейлом и онлайн-платформами, где традиционные игроки сопротивляются новым, более эффективным моделям. То есть главная сложность – преодоление сопротивления технологических элит, защищающих свои финансовые интересы в традиционной атомной энергетике». 

Одновременно с этим именно у крупных корпораций есть большие возможности в развитии инноваций. Если компания вкладывается в новую технологию, то способна занять лидирующие позиции на новом рынке. Так, среди проектов ГК «Росатом» есть новейшие  реакторы серии «РИТМ» , которые разработаны с учетом многолетнего опыта эксплуатации малых реакторов на ледокольном флоте. 

Уникальные разработки и инновации 

Несмотря на существующие сложности, сегодня в мире проектируется большое количество малых модульных реакторов, которые отличаются друг от друга как по техническим характеристикам, так и по задачам: это не только производство электроэнергии, но и опреснение воды, медицина и другие сферы, касающиеся обычных граждан. 

Одним из прорывов в этой сфере можно назвать проект SMR «STAR» от STAR ENERGY SA. «Проект STAR уникален своей концепцией портативной энергетической батарейки, которую можно транспортировать вертолетом, – говорит Алексей Неживой. – Хотя корпус давления все-таки присутствует, прорыв заключается в самой возможности серийного заводского производства. Реактор не нужно собирать на месте, все изготавливается на специализированном предприятии, что радикально меняет подход к атомной энергетике». 

Еще одна совершенно уникальная разработка, которой стоит посвятить отдельное внимание, – компактная установка для нейтронной терапии онкологических заболеваний на базе реактора МАРС. 

Как малые модульные реакторы могут помочь в лечении онкологических заболеваний?

«Нейтрон-захватная терапия принципиально отличается от общепринятых методов облучения, – рассказывает Алексей Неживой. – В отличие от высокоэнергетической радиации, повреждающей все ткани на своем пути, НЗТ использует тепловые нейтроны, которые беспрепятственно проходят через здоровые клетки. Избирательное воздействие достигается за счет предварительного насыщения опухоли бором-10, что вызывает точечную ядерную реакцию именно в раковых клетках».

Можно выделить следующие преимущества установок для нейтронной терапии онкологических заболеваний на базе реактора МАРС:

• компактность;

• безопасность;

• увеличение процента успешных процедур;

• доступность лечения.

Рассмотрим подробнее, как они обеспечиваются. 

Компактность

«Установка МАРС намного компактнее существующих аналогов, – говорит Алексей Неживой. – В то время как традиционные источники нейтронов представляют собой громадные ускорители в научных центрах, МАРС размещается в зале обычной поликлиники. Его размеры сравнимы с рентгеновской установкой, лишь в несколько раз больше, что делает его идеальным для клинического применения. 

Главная техническая инновация, которая позволила создать компактную установку для НЗТ на базе реактора МАРС, – создание специальных коллиматоров, которые формируют строго направленный пучок тепловых нейтронов. Это позволило сильно уменьшить размеры установки по сравнению с громадными ускорителями, используемыми в научных центрах. Компактность достигнута за счет оптимизации конструкции реактора и системы управления нейтронным потоком».

Безопасность

«Использование низкообогащенного урана и малого количества топлива – важный страховочный механизм, – объясняет Алексей Неживой. – Преимущество низкообогащенного урана для атомной батарейки в ее взрывобезопасности. Такая конфигурация физически исключает возможность взрывной цепной реакции. Реактор может нагреваться, но не способен к взрыву, что повышает его безопасность. Убирается целый пласт рисков. 

Во-первых, система небольшого размера системно устойчива. Во-вторых, из-за использования недообогащенного топлива она не взорвется. Таким образом, возникает совершенно другой порядок рисков при изготовлении, экологической экспертизе, технологическом сопровождении и эксплуатации по сравнению с традиционными реакторами. Такие установки можно размещать в непосредственной близости от потребителей энергии без традиционных требований к зонам отчуждения. 

Ядерная и эксплуатационная безопасность установки обеспечивается за счет простой и отработанной конструкции. Используется модульный принцип: блоки защиты, накопившие наведенную радиоактивность, просто заменяются на новые. Такая система уже отработана для космических применений и доказала свою эффективность. Процедура замены блоков сборки более безопасна и проста, чем при замене блоков в больших реакторах».

Увеличение процента успешных процедур

«Для пациентов это возможность лечения 75% неоперабельных случаев с высочайшей точностью, – говорит Алексей Неживой. – Опухоль выжигается изнутри без повреждения здоровых тканей, что минимизирует риск метастазирования». 

Доступность лечения 

«Эта технология повышает пропускную способность клиники до нескольких десятков пациентов в день, и это меняет доступность лечения, – объясняет Алексей Неживой. – Планы по дальнейшему развитию и масштабированию проекта включают снижение стоимости установки с 40-45 до 20-25 миллионов долларов через массовое производство. Проект уже вызывает значительный международный интерес, и его развитие видится как часть перехода к шестому технологическому укладу. После преодоления сопротивления элит ожидается широкое международное сотрудничество в этой сфере.

Все это создает колоссальный рыночный потенциал для массового внедрения технологии. Рыночная потребность в подобных установках в мировом и российском масштабе чрезвычайно высокая. Только для Европы речь идет о сотнях установок. Существующие ускорители не могут удовлетворить и малой доли спроса, очередь на годы вперед. 

Перспектива – настоящая победа над раком через массовое доступное лечение. Главный вызов – сопротивление медицинских корпораций, для которых лечение рака представляет собой огромный денежный поток. Более дешевые и эффективные технологии угрожают их бизнес-модели, что вызывает организационное противодействие внедрению инноваций». 

Однако науку невозможно удержать на месте, новые технологии неизбежно появляются и постепенно выходят на рынок. И возможно, победа над раком ближе, чем мы думаем.

Проведенный анализ был основан на комплексном изучении открытых данных из официальных отчетов, научных публикаций и конференций. Это позволило эксперту получить объективное представление о текущем состоянии и перспективах развития ядерной медицины и энергетики.