Малые модульные реакторы: перспективы и вызовы для энергетики будущего
2025-07-23 14:00:00
Малые модульные реакторы (ММР) рассматриваются как ключевой элемент будущей низкоуглеродной энергетики, сочетающий гибкость, масштабируемость и потенциальную экономическую эффективность. Однако для достижения паритета по стоимости и производительности с традиционными источниками энергии потребуется масштабирование технологии и комплексная государственная поддержка.
Новый отчет Фонда информационных технологий и инноваций (ITIF) детально анализирует перспективы развития ММР в США, а также ключевые вызовы, которые могут замедлить их внедрение.
Издание Nuclear Engineering представляет эксклюзивный обзор доклада ITIF. Подробнее о выводах исследования и стратегиях преодоления барьеров читайте в полной русскоязычной версии статьи ниже, в Подробнее.
ММР и путь к P3
Если ядерная энергетика — это энергетика будущего, то малые модульные реакторы являются ключевым инструментом её реализации, предлагая гибкий, масштабируемый, постоянно доступный и потенциально экономически эффективный способ генерации чистой энергии. К такому выводу приходит новый отчет Фонда информационных технологий и инноваций (ITIF) – некоммерческого исследовательского института. В документе отмечается, что, хотя американские компании в настоящее время лидируют в разработке и внедрении ММР, конкуренция со стороны Китая, России, Южной Кореи и европейских компаний усиливается. Авторы подчеркивают, что для широкого распространения ММР необходимо достижение ключевого ориентира P3 – паритета по стоимости и производительности (price and performance parity) с традиционными источниками энергии, особенно с ископаемыми видами топлива. Для этого, как отмечается в докладе, необходимо обеспечить масштабирование технологии.
Одним из ключевых преимуществ ММР является их крупносерийное заводское производство, позволяющее реализовать эффект масштаба и ускорить выпуск реакторов. Однако, как отмечают авторы, центральным вопросом остается определение механизмов достижения этих преимуществ и роли правительства США в данном процессе.
Траектория развития технологии
В отчете под названием «Малые модульные реакторы: реалистичный подход к будущему ядерной энергетики» отмечается, что развитие технологии в целом следует четырехэтапному пути: начальные фундаментальные и прикладные исследования, приводящие к созданию прототипа; испытания и дальнейшая разработка, завершающиеся формированием полностью готового проекта; первое промышленное внедрение, демонстрирующее возможность масштабирования до коммерческих объемов; и этап масштабирования, в ходе которого производится и продается множество реакторов, что приводит к снижению затрат. Для ММР масштабирование требует фиксации окончательного проекта, создания полностью функционального производственного комплекса и формирования достаточного портфеля заказов, обеспечивающего рентабельность крупносерийного производства.
На сегодняшний день крупные реакторы достигли фазы масштабирования, но их развитие на этом этапе фактически остановилось, и пока нет признаков успешного достижения критерия P3. В США отсутствует достаточное количество заказов, необходимых для реализации эффекта масштаба. Авторы отмечают, что хотя сторонники технологии надеются на консолидацию заказов вокруг конструкции Westinghouse AP1000 (стандартной модели крупных реакторов) как способа достижения масштабирования, подобный сценарий представляется маловероятным.
Малые модульные реакторы находятся на значительно более ранней стадии развития, завершая лишь фазу испытаний и доработки конструкции. Передовые проекты ММР в настоящее время готовятся к первому промышленному внедрению в США и других странах. В связи с этим вопрос о возможности успешного масштабирования ММР остается открытым и не получит ответа как минимум в течение следующего десятилетия.
Тем не менее, в отчете делается вывод, что в отличие от крупных реакторов, у ММР существует значительно более высокая вероятность успешного масштабирования, последующего снижения затрат и достижения целевого показателя P3. Такой оптимизм основан на принципиально иной экономической модели и производственной концепции, присущей технологии малых модульных реакторов.
Проблема рисков ММР
Дорогостоящие новые технологии, требующие десятилетия или более для достижения масштабирования (если оно вообще будет достигнуто), сопряжены с крайне высокими рисками. Малые модульные реакторы сталкиваются с четырьмя основными типами рисков: технологическими, рыночными, регуляторными и политическими. В связи с этим неудивительно, что вопрос снижения рисков занимает центральное место в политических дискуссиях о том, каким образом правительства могут смягчить или даже устранить эти риски, не перекладывая их полностью на налогоплательщиков.
Финансовое снижение рисков предполагает распределение рисков между различными заинтересованными сторонами, включая поставщиков, строителей, энергокомпании, кредиторов, потребителей, крупных конечных пользователей, а также органы власти на местном, региональном и национальном уровнях. В США финансирование осуществляется из трех основных источников: государственные гранты на научно-исследовательские и опытно-конструкторские работы (НИОКР) и последующее внедрение; налоговые льготы на инвестиции или производство (инвестиционные налоговые кредиты (ITC) и производственные налоговые кредиты (PTC), причем последние в настоящее время установлены на уровне $30/МВт·ч); а также потенциальные гарантии по кредитам от Управления кредитных программ (LPO) Министерства энергетики США.
Другие страны применяют или рассматривают принципиально иные подходы. Например, правительство Великобритании изучает модель поддержки на основе тарифообразующих активов, когда потребители оплачивают взносы в течение строительного периода, а не только за потребленную электроэнергию. В Финляндии используются кооперативные структуры, объединяющие поставщиков, строительные компании, энергокомпании и крупных конечных потребителей. В ряде европейских стран применяются Контракты на разницу цен (CfD), предусматривающие гибкие операционные субсидии, жестко привязанные к рыночным условиям и компенсирующие разницу, когда операционные затраты превышают рыночные цены. Многие правительства предоставляют кредиты по ставкам ниже рыночных, тогда как в Азии, особенно в Китае, реализуются исключительно привлекательные пакеты финансирования новых атомных станций. Соединенным Штатам, несомненно, стоило бы систематически проанализировать эти варианты, сопоставив их с более строгой системой оценки достижения целевых показателей P3.
Со стороны спроса снижение рисков обычно предполагает заключение долгосрочных соглашений о покупке электроэнергии (PPA), которые фактически являются обязательными для крупных реакторов и, вероятно, будут таковыми для больших ММР по тем же причинам. Однако микрореакторы мощностью 20 МВт и менее могут представлять исключение — объемы инвестиций здесь меньше, а некоторые компании-разработчики планируют самостоятельно строить и эксплуатировать реакторы, поставляя энергию клиентам на договорной основе.
Не менее важным является снижение нефинансовых рисков. В США технологические риски минимизируются за счет тесного взаимодействия между компаниями-разработчиками ММР и национальными лабораториями — Национальной лабораторией Айдахо (INL), Национальной лабораторией Ок-Ридж (ORNL), Тихоокеанской северо-западной национальной лабораторией (PNNL) и Аргоннской национальной лабораторией (ANL). Эти учреждения обладают исследовательской инфраструктурой, доступной для различных разработчиков ММР как на этапе НИОКР, так и при подготовке проектов для сертификации Комиссией по ядерному регулированию (NRC). Данное сотрудничество представляет собой ключевой элемент развития технологии, и его недостаточная поддержка может иметь серьезные негативные последствия в среднесрочной перспективе.
Следует учитывать также нефинансовые производственные риски. Например, многие конструкции ММР требуют использования уранового топлива HALEU, цепочка поставок которого имеет глобальный характер и при этом недостаточно развита. Министерство энергетики США работает над решением этой проблемы, однако другим компаниям, вероятно, придется последовать примеру TerraPower и самостоятельно заключать соответствующие соглашения.
Регуляторные риски остаются существенными, несмотря на недавние усилия NRC, предлагающие альтернативный путь сертификации безопасности и эксплуатационной пригодности перспективных реакторов. Однако данный механизм вступит в силу не ранее 2027 года. Более тревожным является отсутствие публичных обсуждений процедуры внесения изменений в конструкции, их модификации или даже полного пересмотра проектных решений. Регуляторные риски не ограничиваются NRC: Закон о национальной экологической политике (NEPA) продолжает играть значительную роль в задержках инфраструктурных проектов, хотя вероятность его существенного пересмотра возрастает.
Регуляторная политика на уровне штатов также влияет на внедрение технологий, при этом анти-ядерные настроения постепенно ослабевают, что находит отражение в изменениях местного законодательства. Другие регуляторные вопросы включают транспортировку ММР, выбор площадок для их размещения, а также обращение с радиоактивными отходами - все эти аспекты в настоящее время находятся в состоянии неопределенности.
Государственные меры и достижение паритета P3
Проведенный анализ позволил ITIF сделать вывод о необходимости существенного расширения государственной поддержки развития ММР в США. Ключевые рекомендации включают:
- Увеличение финансирования фундаментальных и прикладных исследований. Программа демонстрации перспективных реакторов (ARDP) доказала свою эффективность в поддержке ММР. Особое значение имеет финансирование на ранних этапах - разработка технологии потребует значительных ресурсов в виде грантов и доступа к экспертизе и инфраструктуре национальных лабораторий.
- Испытания, сертификация и дальнейшая разработка. Для вывода новых ядерных технологий на рынок потребуется не менее десяти лет, в течение которых критически важными останутся федеральное софинансирование, доступ к ресурсам национальных лабораторий и поддержка процесса регулирования.
- Первое коммерческое внедрение. Финансирование через Управление демонстрации чистой энергии (OCED) будет иметь решающее значение. В отчете рекомендуется переориентировать OCED на поддержку только тех технологий, которые имеют реальные перспективы достижения P3, при этом объем финансирования следует сохранить или увеличить.
- Масштабирование. Существующие механизмы, включая программу кредитования LPO, должны быть пересмотрены с акцентом на масштабирование перспективных технологий, близких к достижению P3. Финансовая поддержка должна быть направлена исключительно на проекты с четкой дорожной картой коммерциализации. Наряду с субсидированными кредитами и налоговыми льготами следует рассмотреть альтернативные механизмы, включая распределение рисков, контракты на разницу цен (CfD) и создание вертикально интегрированных консорциумов.
В отчете сделан вывод, что регулирование играет ключевую роль для успеха ММР, и NRC необходимо как сократить сроки сертификации конструкций, так и разработать механизмы поддержки их итеративного совершенствования. Критически важным станет разграничение модификаций, влияющих на безопасность, и тех, которые такого влияния не оказывают. Кроме того, NRC предстоит добиться значительного прогресса в сертификации реакторов заводского изготовления, а также новых подходов к обращению с отходами и их транспортировке. Для успешного внедрения ММР также потребуется решение существующих проблем с подключением к энергосистемам. Наконец, существенное значение имеет международное регулирование - поскольку достижение масштабируемости ММР требует их работы на глобальных рынках, DOE следует работать над гармонизацией процедур сертификации и стандартов безопасности с другими регуляторами.
Учитывая, что ММР представляют собой перспективную технологию с реальным потенциалом достижения паритета P3 (в отличие от традиционных крупных ядерных реакторов), авторы отчета рекомендуют DOE сосредоточить основные ресурсы ядерной программы преимущественно на развитии ММР.