Обмелевший Дунай создал проблему для АЭС: Европе не хватает воды для охлаждения

Из-за экстремальной жары Дунай обмелел до критической отметки, что вынудило Румынию остановить АЭС «Чернаводэ». В результате цены на электроэнергию резко подскочили на 48%.

В середине августа, 13-го числа, оператор атомной отрасли Nuclearelectrica объявил о начале процедуры контролируемого глушения второго энергоблока — последнего из находившихся в работе. В результате страна, где около 20% электроэнергии производилось на АЭС, оказалась без атомной генерации в условиях аномальной знойной погоды и дефицита осадков.

Дунай почти выключил две АЭС

Румынская атомная электростанция «Чернаводэ» включает в себя два энергоблока, каждый из которых вырабатывает порядка 700 МВт. Первый блок вышел из строя 28 июля, когда Дунай сильно обмелел, а по поводу второго специалисты в течение почти двух недель пытались предотвратить его остановку.

В обычных условиях атомная станция "Чернаводэ" производит примерно пятую часть всей электроэнергии Румынии. Сейчас же её останавливают.

Чтобы увеличить приток воды к станции, военным пришлось взорвать скальный выступ, углубить русло и разместить баржи с камнем в качестве искусственного препятствия, изменяющего поток. Эти меры позволили выиграть всего несколько сантиметров. Когда уровень воды достиг критической отметки, пришлось остановить и второй энергоблок.

Румыния осталась без атомной энергетики и теперь компенсирует дефицит электричества за счёт импорта и работы старой угольной станции.

Практически в то же время аналогичная проблема затронула венгерскую АЭС «Пакш», обеспечивающую почти половину потребностей страны в электроэнергии. Из-за обмеления Дуная мощность станции пришлось экстренно сократить: вместо ожидаемых 2000 МВт она временно выдавала лишь около 240 МВт. От полной остановки её отделяли какие-то миллиметры уровня воды.

Важно подчеркнуть, что речь не шла о скорой потере охлаждения реакторов. Действующей АЭС требуется очень большой объем речной воды, главным образом для конденсаторов и генерации электроэнергии. После остановки реакторов необходимость в воде уменьшается во много раз. Иными словами, станция прекращает выработку тока значительно раньше, чем возникает угроза безопасному охлаждению. Недостаток воды в Дунае — это существенная проблема для производства энергии, но не сценарий аварии на «Фукусиме».

Почему реактору нужна река

Принцип работы атомной электростанции практически идентичен обычной тепловой: единственное существенное отличие состоит в типе используемого топлива.

В реакторе происходит нагрев воды, образуется пар, который вращает турбину и генератор. Однако в электроэнергию преобразуется лишь часть выработанного тепла. Так, на АЭС «Пакша» тепловая мощность реакторов достигает примерно 6000 МВт, тогда как в сеть отдаётся около 2000 МВт электроэнергии. Остаток тепла (примерно 4000 МВт) требует отвода.

Именно поэтому Дунай так важен. Речная вода используется для охлаждения пара, выходящего из турбины, чтобы он конденсировался обратно в воду и снова замыкался в цикле. При этом дунайская вода напрямую не контактирует с радиоактивным контуром реактора и не смешивается с ним.

Так что крупная река для атомной станции — не просто приятное соседство, а неотъемлемый элемент системы охлаждения. Реактор можно модернизировать, добавить автоматику и защиту, но избыточное тепло всё равно необходимо куда-то отводить. Если река мелеет или перегревается, станция вынуждена снижать мощность.

Уран можно закупить и создать его запас на годы вперёд. А холод запасти невозможно: он существует лишь в данный конкретный момент — в уровне и температуре конкретной реки текущего дня. Поэтому у АЭС фактически два вида топлива, и этим летом ограничивающим оказалось второе — холодная вода.

Воды может быть достаточно — но не холода

Во Франции столкнулись с прямо противоположной проблемой: объём воды в реках приемлемый, но температура слишком высокая. АЭС возвращает в реку нагретую воду, а если река и без того перегрета из-за жары, станцию приходится разгружать, чтобы не навредить экосистеме.

В пик жары крупнейшая государственная энергогенерирующая компания Франции EDF остановила три реактора и снизила мощность ещё девяти. Суммарные ограничения превысили 9 ГВт.

На атомной станции «Бюже» местные власти дали временное разрешение на более сильный нагрев воды в Роне, однако лишь примерно на один градус сверх обычного и при строгом мониторинге. Как только в регламенте возникает стоимость одного градуса речной воды, становится очевидно: прохлада — столь же дефицитный актив энергосистемы, как и резервные мегаватты.

Вместе с тем о глобальной катастрофе для атомной отрасли говорить пока рано. Согласно данным МАГАТЭ, в среднем погодные условия снижают годовую выработку АЭС примерно на 0,3%. При этом около половины этих потерь обусловлено именно температурой воды. Подобные инциденты учащаются: согласно одному из исследований, в 1990-х годах на каждый реактор приходилось в среднем 0,2 климатического сбоя в год, а в 2010-х — уже около 1,5.

Сколько это стоит Европе

Если попробовать примерно суммировать потери атомной генерации на «Чернаводэ», «Пакше» и французских АЭС, то за это лето Европа недополучила около 3–4 ТВт·ч электроэнергии. В пересчёте на весь Евросоюз это примерно 0,1% годового потребления — для Европы в целом вроде бы немного.

Однако нехватка пришлась на самые жаркие дни, когда кондиционеры создают особенно высокий спрос на электричество. Пришлось либо докупать недостающие объёмы на рынке, либо замещать их генерацией на газовых и угольных станциях.

Фактический урон заметно больше: исчезновение дешёвой генерации поднимает рыночные цены на электроэнергию, из-за чего дороже платят и жители, и предприятия, даже если они напрямую не связаны с атомными станциями.

В Румынии цены на электроэнергию на сутки вперёд подскочили на 48% — до 178 евро за МВт·ч, а вечером 5 августа импорт закрывал 31% потребления страны. На биржах Юго-Восточной Европы вечерние пики уходили за 700 евро за МВт·ч.

Но главная опасность не в этих 0,1%, а в том, что жара способна одновременно вывести из строя несколько крупных электростанций — причём именно в момент пикового спроса.

Тётка сидит грустная: потому что на счёт смотрит или потому что у неё 3 руки?... вот до чего жара довела - мутации происходят очень быстро.

Для рядового потребителя это обернётся более высокой платой за электроэнергию, а для предприятий — удорожанием производства и в отдельных случаях вынужденными ограничениями работы.

Европе придётся вкладывать миллиарды в защиту атомных станций от жары и обмеления: возводить градирни, переоборудовать водозаборы и наращивать число резервных электростанций. Эти затраты в конечном счёте также будут заложены в тарифы на электричество.

Пока климат отбирает у европейской атомной энергетики лишь небольшую часть годовой выработки, но главная опасность в другом: он научился лишать её огромной мощности в самый неподходящий день.

Россия вовлечена в строительство АЭС

Когда более 40 лет назад проектировали старую АЭС «Пакш», инженеры закладывали в расчёты экстремально низкий уровень Дуная — такой, который ожидается примерно раз в сто лет. Однако реальный климат оказался жёстче любых прогнозов.

Ещё в 2018-м уровень воды упал более чем на метр относительно старого проектного минимума, а к лету 2026 года опустился дополнительно на 28 сантиметров. Водозаборные трубы станции пришлось даже заглубить, чтобы обеспечить подачу воды.

Дело не в том, что проектировщики не учли реку. Просто то, что раньше считалось предельным отклонением, теперь становится обычным рабочим условием.

Для России эта ситуация особенно актуальна: неподалёку строится новая АЭС «Пакш-2». «Росатом» сооружает там два реактора ВВЭР-1200 суммарной мощностью 2400 МВт с расчётным сроком службы 60 лет. Охлаждать их также планируется дунайской водой. Однако из-за обмеления венгерская сторона уже обсуждает изменение схемы охлаждения и возможное возведение градирен — тех высоких башен, которые выбрасывают белый пар над атомной станцией.

Как заявили в компании, «Росатом» уже установил рабочие контакты с новым руководством заказчика АЭС «Пакш-2», и строительство продолжается.

Благодаря градирням станция меньше зависит от уровня реки — для охлаждения требуется значительно меньше воды. Правда, часть её испаряется, а в экстремальную жару эффективность таких установок также снижается.

С аналогичными вызовами уже сталкивались на Ростовской АЭС: там смонтировали дополнительные системы охлаждения, добившись снижения температуры воды примерно на 3,6 градуса, что позволило в летний период наращивать выработку в среднем на 82 МВт. Иными словами, существуют отработанные решения для защиты атомных станций от экстремальной жары и дефицита воды — однако внедрять их разумнее на стадии проектирования, а не после первого рекордного обмеления.

Между тем Венгрия, ссылаясь на данные Reuters, прорабатывает вопрос создания подводного порога в Дунае в районе «Пакша». Обе страны практически синхронно приступили к корректировке русла одной реки, чтобы обеспечить работу старых реакторов. Ядерное топливо способно сохраняться в течение многих лет, а вот прохлада в Дунае — нет: сегодня вся румынская атомная генерация ожидает не очередную партию урана, а прибавления нескольких сантиметров на водомерной рейке.