Жизнь и смерть британской атомной энергетики⁠⁠

Автор: Владимир Герасименко (@Woolfen).

2 января 2023 года власти Великобритании заявили о создании Фонда ядерного топлива на 75 млн (около $90 млн), который должен помочь острову побороть зависимость от российского атомного топлива. Сумма на первый взгляд солидная, если не учитывать тот факт, что только с января по октябрь 2022 года англичане были вынуждены купить в России ядерного топлива на $482 млн. Деньги уже расписаны командам, которые будут прорабатывать решения по обогащению топлива и переработке отработанного топлива.

Правда, денег этих на что-либо, кроме салфеточных проектов, не хватит. Например, строительство обогатительного завода европейской фирмы Urenco на 5000 тонн урана с 5%-обогащением в год обошлось США в $3 млрд. за 7 лет. Т.е. текущие инвестиции это капля в море, а если учесть, что атомная индустрия Британии в состоянии, близком к смерти, то выходит довольно грустная для англичан картина. Так почему же бриты хотят разработать своё, а не купить чужое? Как вообще так вышло, что страна, первой построившая коммерческий ядерный реактор, сейчас не имеет никаких своих ядерных технологий? Ответ, возможно, многих поразит.
Британия вступала в ядерный век одной из ведущих промышленных держав, правда очень бедной. Послевоенная Британия была страной с нищим населением, почти разорённой войной, в которой победила.

Карточная система в послевоенной Британии по отдельным категориям продукции держалась аж до 1954 года. Туманный Альбион очень тяжело выходил из военного времени

Тем не менее, у страны была хоть и избыточная, но мощная промышленность, а также серьёзный технологический задел. Сотрудничество с американцами в ядерном проекте позволило британцам не тратить значительные ресурсы на R&D во время работы над своим национальным ядерным проектом. Тем не менее общий недостаток средств заставлял британцев идти по пути наименьшего сопротивления, выбирая те решения, которые могли дать быстрый результат.
Именно таким решением и был первый коммерческий реактор Magnox. Это было дитя военной атомной программы. Его конструкция была максимально простой, а значит, как тогда считалось, надёжной. Он работал на природном уране, который не требовалось дообогащать. В качестве охладителя использовался тоже крайне дешёвый углекислый газ, а замедлителем выступали блоки графита с проточенными в них каналами. Дешёвый и эффективный реактор, который имел и ещё один очень важный для британцев плюс — он нарабатывал плутоний, столь необходимый военным. Кроме того, плюсом было и то, что не требовалось какой-то серьёзной индустрии для фабрикации топлива.

Простой и надёжный реактор Magnox. Проще сделать едва ли выйдет

Всем хорош был Magnox, кроме одного — он оказался никому не нужен за пределами Британии. Все страны ядерного клуба пилили свои проекты реакторов, а тем, кто в клуб не входил может и хотелось бы реактор, да только вот всех немного напрягал факт, что он нарабатывает плутоний. Поэтому коммерческие перспективы за пределами Британии у Magnox оказались околонулевые. Была и ещё одна проблема — так как реактор был простой и дешёвый, то весь состоял из компромиссов и как результат по степени эффективности преобразования топлива в энергию был так себе. У него была проблема с крайне неравномерным выгоранием топлива и необходимостью частой замены топливных стержней. При этом утилизация стержней из-за коррозионной нестойкости их оболочки (стержни приходилось хранить в заполненном СО2 помещении) была довольно затратным предприятием, плохо сказывающемся на финальной экономической эффективности.

А ещё Magnox по наследству от военных реакторов-наработчиков плутония получил эту, без сомнения, интересную фишечку. Когда британцы для продвижения своего реактора на международные рынки раскрыли для участников МАГАТЭ всю техническую документацию на реактор, то они помогли одной маленькой, но очень гордой стране в овладении технологиями военного атома.

Поэтому в начале 60-х родилась идея улучшенного реактора, который получил название Advanced Gas-cooled Reactor (AGR). Для улучшения экономических характеристик в реакторе требовалось поднять температуру в активной зоне, а сделать это можно было за счёт более плотной компоновки, более высокого давления теплоносителя и более энергетически емкого топлива. Поэтому для реакторов пришлось выбрать урановое топливо низкого обогащения — в районе 2,5%, а также сделать стержни с более термостойким корпусом.
Итоговый реактор оказался при схожей мощности более компактным, чем Magnox, при этом имел КПД на 10% больше. Но за всё надо платить. Выбор в качестве оболочки стержней стали оказался неудачным — сталь хорошо поглощает нейтроны. Газовое охлаждение также не позволяло добиться столь же высокой эффективности, как на легководных реакторах. Данный тип реакторов оказался тупиком, пока легководники росли в мощности и экономической эффективности AGR имели крайне слабые возможности по развитию. Кроме того обогащение топлива до уровня даже в 2,5% оказалось крайне дорогим делом — имеющиеся обогатители-газодиффузоры потребляли космическое количество электричества.

AGR уже более сложный по устройству, нежели Magnox

На разработку AGR было потрачено очень много времени и денег, к тому моменту, когда стало ясно, что это тупик. Теперь от правительства требовались вложения в новую разработку, но ни государство, ни частные инвесторы вкладывать деньги не захотели. В стране как раз начался газовый бум из-за начала разработки месторождений в Северном море, а лишних денег у Британии не было, поэтому атомку посадили на голодный паёк.

Сели на ресурсную иглу до того, как это стало мейнстримом в России

С этого момента началась история, классическая для Британии — оптимизация за счёт приватизации. Так как британская атомка состояла из множества предприятий разной степени прибыльности, то правительство начало потихоньку делить до этого единую структуру управления по атомной энергии UKАЕА и продавать по частям. Почти сразу же приватизировали и предприятия, связанные с медицинскими технологиями. Обогатительные заводы с газодиффузионными установками, как малорентабельные, были закрыты, а вместо них построено предприятие европейской URENCO с современными центрифугами. Правда, полная его мощность не могла удовлетворить спрос на топливо в Британии, но выяснилось, что дешевле вообще покупать услуги по обогащению за границей. В 80-е тихо умерли проектные бюро, трудившиеся над созданием реакторов нового поколения, те кто выжил были переданы в ведение МО.

Думаешь, я тебя не приватизирую?

К концу 80-х на балансе государства остались только собственно сами АЭС и комплекс по утилизации ядерного топлива. Все современные АЭС на блоках AGR и новейшая Sizewell B на Вестингаузовском легководнике были выделены в фирму British Energy и приватизированы. Оставшиеся АЭС на Magnox поэтапно выводились из работы из-за их возраста и малой рентабельности. Перерабатывающие предприятия в Селлафилде тоже потихоньку выводили из работы, так как их мощности с закрытием старых АЭС были избыточны. Весь оставшийся после приватизации комплекс объединили в рамках государственной корпорации British Nuclear Fuels Ltd (BNFL).

Таким образом у началу 90-х в Британии не осталось своих технологий в ядерной отрасли: фактически производство топлива и новое строительство АЭС было завязано на иностранные фирмы. Видимо, осознавая эту проблему, руководство BNFL в 90-е активно занялось скупкой предприятий атомного сектора по миру: например британцам достался почти целиком весь ядерный бизнес шедшего на дно Westinghouse, а также ядерный бизнес шведско-швейцарской ABB. Казалось бы, у тебя в руках золотая рыбка - две мощные фирмы проектанта реакторов с одним из лучших проектов на рынке, с огромным опытом в проектировании и строительстве АЭС.
А дальше происходит чисто британская схема — реструктуризация, оценка стоимости и приватизация на которой правительство сумело опять срубить бабла. В итоге на балансе правительства остался лишь комплекс Селлафилда, который и продать-то некому из-за его, мягко говоря, устарелости. А финалочкой для дебританизации британской атомки стало поглощение оператора самых современных АЭС острова французской EDF.

Правда, деньги от приватизации быстро проели, а вот вопросики к политикам остались: а что с атомкой-то делать будем? В начале 00-х ответом на вопрос стала зелёная энергетика, которую активно тогда проталкивали в массы. Вопросы топлива также решили просто — стали закупать подешевле у России. Но зеленая энергетика росла не так быстро, как хотелось, а потому в 2005 британцы вернулись к вопросу строительства новых АЭС, когда была начата проработка тендера на АЭС Hinkley Point C.

Работающие АЭС синим, планируемые к строительству на момент 2010 года красным. Стрелочками отметил АЭС от EDF. В красной рамочке АЭС, строительство которой отдали только что проданному Westinghouse. В зелёной рамочке АЭС, которую должен концерн из Hitachi и Toshiba (владеющей в тот момент Westinghouse). Т.е. две АЭС ушли японцам.

В ходе конкурса выяснилось много интересного:
1. Заказчик в лице British Energy и фаворит конкурса в лице EDF - это по факту одна и та же фирма (для России это нормально, а вот для Европы до 2000-х - нет);
2. У EDF нет достаточно денег для финансирования строительства, у правительства тоже, а частные инвесторы не очень охотно заходят в проект с сроком окупаемости в районе 50 лет;
3. Второй участник конкурса Westinghouse, во-первых, был ещё несколько лет назад британским, во-вторых, прямо в ходе конкурса в очередной раз ушёл на дно;
4. Строить АЭС за те деньги, что есть соглашались только китайцы, но при этом они хотели чтобы им разрешили построить ещё и АЭС по своему проекту;
5. Ебический срок окупаемости в 50+ лет очень быстро улетел в район 100 лет из-за ограничений на тарифы на электричество и огромные затраты на отчуждение земли и компенсации местным жителям (при сроке работы АЭС в 60 лет с возможностью продления ещё на 40);
6. Британия полностью зависима на всех этапах строительства от иностранных фирм, доля участия британских предприятий крайне мала;
7. На фоне обострения отношений с Китаем его фирмы решили тихо выдавить из проекта, вместе с китайскими же инвесторами, что ещё сильнее подорвало финансовые перспективы АЭС.

Как результат, строительство Hinkley Point C, начатое в 2017 году, идёт с лютейшими задержками. Проекты строительства других АЭС на острове отменены. И логика в развитии своих технологий есть, вот только делать это надо было лет 20 назад, да и вкладывать куда большие суммы.
Британские власти сейчас делают ставку на развитие собственных малых модульных реакторов и технологий по обогащению и переработке ядерного топлива. Т.е. находятся в точке с которой 70 лет назад начинали развитие собственной атомки — есть желание развивать технологии, но нет опыта и денег. В тот раз проблему вытянул военный атомный проект, но сейчас он этого сделать не сможет.

Оригинал: https://vk.com/wall-198181079_529792
Пост с навигацией по Коту

А ещё вы можете поддержать нас рублём, за что мы будем вам благодарны.
Значок рубля под постом или по ссылке, если вы с приложения.
Подробный список пришедших нам донатов вот тут.

Подпишись, чтобы не пропустить новые интересные посты!