Выдержат ли немецкие АЭС постоянные колебания нагрузки? - 4 Апреля 2011

Großansicht des Bildes mit der Bildunterschrift:

Частые изменения режима работы технических систем приводят к их повышенному износу и быстрому выходу из строя. Между тем АЭС в Германии вынуждены все чаще то снижать, то повышать нагрузку.

Атомная энергетика считается переходной технологией на пути от традиционной энергетики на базе ископаемых углеводородов к так называемой альтернативной энергетике на базе возобновляемых ресурсов. Имеется в виду, что атомная энергетика будет некоторое время сосуществовать с солнечной и ветроэнергетикой и постепенно уйдет в прошлое по мере развития последних. По крайней мере, это декларирует правительство Германии.

Однако многие эксперты сомневаются в реалистичности такого сценария. С одной стороны, АЭС, в отличие от солнечных и ветроустановок, способны поддерживать стабильный уровень энергоснабжения круглый год вне зависимости от погоды, климата и времени суток, а это столь значительное преимущество, что оно будет тормозить развитие альтернативной энергетики. С другой стороны, попытка обеспечить мирное сосуществование этих двух видов энергетики, заставляя атомную подлаживаться под альтернативную, едва ли приведет к успеху уже хотя бы потому, что частое изменение нагрузок и режимов работы негативно отражается на безопасности АЭС.

Общеизвестно, что постоянство нагрузки - залог долговечности технических устройств. Недаром в одной из пожарных части города Ливермора, штат Калифорния, до сих пор горит лампа накаливания, которую впервые зажгли аж в 1901 году. За все это время ее выключали лишь несколько раз и лишь для того, чтобы переместить из одной пожарной части в другую. Конечно, это экстремальный случай, вошедший в книгу рекордов Гиннеса, однако он наглядно иллюстрирует вышеупомянутую закономерность. От частого включения и выключения любое техническое устройство изнашивается и выходит из строя гораздо быстрее, будь то лампа накаливания или электростанция.

Именно такой режим и предстоит теперь немецким АЭС: чем больше будет в стране солнечных и ветрогенераторов, тем чаще атомные поставщики электроэнергии вынуждены будут снижать мощность, подлаживаясь под альтернативных конкурентов. Вольфганг Реннеберг (Wolfgang Renneberg), 11 лет возглавлявший отдел безопасности реакторов в Министерстве экологии и защиты окружающей среды Германии, говорит: "Отключения и повторные включения атомных электростанций и частое изменение нагрузки изнашивают компоненты, в том числе и непосредственно связанные с безопасностью, в гораздо большей степени, чем эксплуатация в стабильном режиме. Система испытывает постоянный стресс, на который она не рассчитана. Значит, надо заново оценивать безопасность АЭС, но уже с учетом упомянутого фактора риска. Пока этого не произошло".

Не произошло, потому что сначала эксперты должны прийти к единому мнению относительно того, насколько велики эти дополнительные нагрузки и насколько конструкция АЭС способна их выдержать. Между тем, мнения расходятся. Так, инженеры французско-немецкой компании AREVA NP, специализирующейся на производстве оборудования для атомных электростанций, уверены, что "немецкие АЭС рассчитаны на переменные нагрузки. В основу расчетов положено определенное количество случаев изменения нагрузки, возникающих с ожидаемой частотой на протяжении всего срока эксплуатации установки". Между тем, ответ на вопрос, как часто немецкие АЭС вправе изменять мощность, дан только в отношении трех новейших реакторов серии Konvoi - "Изар-2", "Неккарвестхайм-2" и "Эмсланд". В отчете Немецкого общества по безопасности реакторов за 1990 год сказано, что "согласно спецификации, атомная электростанция серии Konvoi может на протяжении 40 лет эксплуатации дважды в месяц снижать мощность до 20 процентов и каждые 36-37 дней до нуля".

Но развитие солнечной и ветроэнергетики идет столь стремительно, что уже в ближайшие годы АЭС придется снижать мощность до 20 процентов или даже до нуля гораздо чаще, чем дважды в месяц. К такому выводу пришел, например, Экспертный совет по вопросам экологии. А это означает весьма существенное снижение уровня безопасности, что не было предусмотрено при выдаче лицензии на эксплуатацию. Вольфганг Реннеберг подчеркивает: "Общество по безопасности реакторов просчитало лишь для одной установки три сценария и пришло к выводу, что поведение системы в случае аварии может измениться, в том числе и в неблагоприятную сторону с точки зрения безопасности. Поэтому Общество рекомендует произвести сходные расчеты в отношении всех - всех! - имеющихся в стране реакторов, причем проиграть не три аварийных сценария, а примерно 25, так или иначе связанных с безопасностью установки".

Новые условия - новые режимы - новые проверки

Между тем, с безопасностью связаны все компоненты и процессы, на которые так или иначе действует изменение рабочей нагрузки АЭС, будь то трубопроводы или химические реакции в активной зоне, способные, например, усилить коррозию. По мнению Вольфганга Реннеберга, этот непредусмотренный проектом режим эксплуатации (так называемый режим с изменением нагрузки) может повлечь за собой и юридические проблемы: "Такой режим эксплуатации, каким он станет в ближайшем будущем из-за постоянных колебаний нагрузки, означает весьма существенное отклонение от проектного режима. А на любое существенное отклонение обязательно должно быть получено разрешение надзорных инстанций. Таково требование закона".

Авария на японской АЭС "Фукусима" вынудила германское правительство объявить трехмесячный мораторий на действие закона, предусматривающего продление срока эксплуатации ряда старых реакторов. За это время предстоит подвергнуть все имеющиеся в стране АЭС проверке на безопасность. Вот только на перечне критериев этой проверки проблематика переменной нагрузки никак не отразилась. А зря: ведь в таком режиме, не отвечающем проектному, уже в 2008 году работала АЭС "Библис-А", а в 2009 году к ней присоединилась АЭС "Неккарвестхайм-1".

Автор: Владимир Фрадкин
Редактор: Ефим Шуман