Ядерный гамбит (NUC10). Будущее ядерной энергетики

Продолжая рассказ о будущем урана и ядерной энергетики, проговорим ещё раз некоторые моменты, которые очень важны для понимания тех "сдержек и противовесов", которые определят будущее ядерной энергии как в целом в мире, так и с точки всех основных игроков мирового ядерного клуба.

Ведь, как уже понимают внимательные читатели, "ядерный мир", в отличии от мира нефтяного, вещь гораздо более взаимоувязанная и взаимозависимая.

"Угольный мир" ещё было возможно построить в рамках "отдельно взятой страны". Именно такой передовой страной угольного мира стала Великобритания.

"Мир нефтяной" уже был миром глобальным, в котором пересекались интересы многих стран и цивилизаций. Но это всё ещё был мир, в котором можно было однозначно выстроить взаимоотношения "сюзерен-вассал", "метрополия-колония" и "центр-периферия".

"Ядерный мир" — это мир взаимоувязанный и взаимозависимый. Потому что диктовать свою волю любому из членов "Большой ядерной семёрки" бесполезно. Можно торговаться, можно договариваться, а вот угрожать и требовать что-то — бесполезно.

Тем более, что все сильные мира сего — не более, чем пророки возле склона циклопической горы. А гора никогда не пойдет к Магомету. Горе, если честно, всё равно. Гора эта называется: Добыча урана в странах Бывшего Социалистического Лагеря.

И у неё свои законы развития.





Добыча урана в Восточном блоке — от  Курчатова — и до наших дней. Гора, которая никогда не пойдет к Магомету.

При взгляде на картинку сверху можно сразу уловить одну интересную особенность урана по сравнению с нефтью. Я уже давал ссылку на достаточно алармистскую работу Микаэля Диттмара "Конец дешёвого урана", которая тоже подчёркивает эту особенность: при добычи урана из любого источника присутствует три основных стадии — быстрый рост, выход на достаточно длительное плато, а затем — столь же быстрое, как рост, падение добычи.

Эта особенность добычи урана связана с тем, что в отличии от нефти, уран добывается в большинстве случаев не скважинами, а разработкой руд в шахтах или в открытых карьерах. Поэтому выдача "на гора" готового продукта определяется не законами гидродинамики и сжатия-расширения газов, а банальной нарезкой добычных горизонтов в шахте или графиком проведения вскрышных работ в карьере. А эти вещи обычно планируются исходя из некой постоянной мощности добычи — в большинстве случаев нецелесообразно сначала нагонять на карьер технику, чтобы резко увеличить добычу, а потом в столь же быстром темпе убирать с карьера экскаваторы, бульдозера и бурильные станки. Сказали дать стране миллион тонн угля урановой руды в год — даём. За следующим миллионом можете зайти после Рождества.

Единственным исключением является разработка урана так называемым подземным выщелачиванием пород.
Процесс выщелачивания начинается с бурения скважины, при этом, как и в случае сланцевой нефти и газа параллельно  могут применяться методы интенсификации отдачи пласта, такие как столь любимое сейчас ГРП, в основном, для облегчения проникновения раствора в залежь. После этого в скважину накачивается растворитель (выщелачивающий агент — обычно кислота ) где он соединяется с рудой. Смесь содержащая растворенную руду с полезным минералом затем выкачивают поверхность и потом на обогатительной фабрике получают из раствора нужный химический элемент.


Эта скважина качала уран в Чехии.

В силу сложности и комплексности метода подземного выщелачивания он, в основном, применяется исключительно для получения чего-нибудь дорогого и ценного — например золота, меди или урана. Метод, в общем-то, достаточно грязный, поскольку отнюдь не весь агент потом можно поднять наверх из пласта, то есть часть его неизбежно остаётся в залежи. Однако, в случае наличия нормальных водоупоров, при отсутствии или незначительности водопотребления артезианской воды на территории добычи и при глубоком залегании пласта — альтернатив подземному выщелачиванию практически-то и нет. Так добывали уран даже в Чехии, добывают на Украине и будут добывать в Казахстане. Пока, конечно, весь и не добудут.

Подземное выщелачивание, хоть и привязано к количеству скважин и каждая следующая закачка агента, по понятным причинам, приносит всё меньше и меньше полезного материала, тоже очень похожа по графику добычи на шахты или карьеры.
Дело в том, что вторым этапом подземного выщелачивания идёт обогатительная фабрика, а этот достаточно сложный агрегат тоже рассчитывается на определённую производительность, то есть бессмысленно бурить дополнительные скважины, пока фабрика загружена материалом из существующих.

Собственно говоря, уже исходя из условий и специфики добычи урана можно понять его отличие от нефти.
Если добыча нефти — это всегда бум, "нефтяная лихорадка" и стихия рынка, то уран — это расчёт, план и полный тоталитаризм.
Бытие определяет сознание, в этом вопросе и в данной ситуации с классиками даже спорить не буду — уран, в отличии от нефти, даже на стадии добычи, планируется на десяток лет вперёд.

Точно так же, как планируется производство урана, планируется и его потребление. Как я писал уже раннее, цикл строительства АЭС в современном мире занимает от 5 до 10 лет, причём тенденция к уменьшению срока строительства и ввода станции в эксплуатацию практически не прослеживается. Все атомные станции, которые будут работать в мире в 2020 году, скорее всего либо запланированы, либо уже даже начаты в постройке.


Чем больше шарик — тем больше АЭС вводил весь мир в эксплуатацию за выбранный год.

Исходя из данных, получаемых со всего мира Департамент ядерной энергии МАГАТЭ подготавливает два прогноза установленной мощности АЭС во всем мире, низкий и высокий, которые ежегодно обновляются.
Низкий прогноз включает четкие планы, объявленные правительствами и энергопредприятиями в отношении нового строительства, продлений срока службы и вывода АЭС из эксплуатации. Согласно этому сценарию, например, по состоянию "на сейчас" будет происходить умеренный устойчивый рост до суммарного уровня мощности АЭС до 447 ГВт в 2030 году.
В высоком прогнозе дополнительно учитываются реакторы, предложенные в соответствии с долгосрочными планами правительств и энергокомпаний. Согласно этому прогнозу, суммарная мощность ректоров АЭС может достигнуть 691 ГВт в 2030 году.
Что же  касается производства электроэнергии, то его увеличение в период до 2030 года составит 25% согласно низкому прогнозу и 93% - согласно высокому. То есть, согласно высокому прогнозу, потребность в уране в мире к 2030 году удвоится, а в низком прогнозе — вырастет где-то на четверть.

Есть и альтернативный взгляд на будущий ядерный мир — от специалистов ассоциации WNA (World Nuclear Association), которые, как и любые специалисты в своём деле, надеются на лучшее. С их видением будущего можно ознакомиться, например, здесь.

Ну, и для противовеса, вот мнение "зелёных".
Тут, конечно же, атомная энергетика в будущем строго "помножена на ноль", а в светлом будущем нас ждут пещеры сверхэффективные фотоэлементы, сверхдешёвые батареи и вечные ветряки.
Однако, кое-какие данные я буду брать и из отчёта "зелёных", ибо они ненавязчиво показывают нам, в какую глубокую жопу непростую ситуацию попал Западный мир с его 20-летним небрежением к мирному атому.

Перед началом небольшого анализа нужно дополнительно сказать, что несмотря на "проседание" добычи урана в мире в 1990-е-2000-е годы, потребность мира в уране всё это время монотонно росла. При этом — блоки АЭС в 1990-е годы практически никто не строил. В чём же секрет роста потребления урана?

Всё дело в том, что номинально (по числу установленных энергоблоков) глобальная мощность АЭС с 1960-х до второй половины 1980-х годов росла высокими темпами, а их доля в глобальной выработке электроэнергии в 1986 году достигла 16%. Затем рост мощности АЭС замедлился, но в течение следующих 20 лет доля ядерной энергетики в производстве электроэнергии оставалась примерно неизменной и составляла 16%. Неизменность 16%-го уровня означала, что выработка электроэнергии на АЭС постоянно возрастала такими же темпами, как и общее мировое производство электроэнергии. Это объясняется медленным, но непрерывным ростом мощности и устойчивым резким повышением коэффициента эксплуатационной готовности реакторов в 1990-х годах.

То есть, несмотря на глобальное прекращение финансирования, на отсутствие интереса "сильных мира сего" к мирному атому (в США последний энергоблок был построен в 1979 году, а в Западной Европе — в 1991, Россия и Украина тоже не строили новых энергоблоков после аварии на Чернобыльской АЭС и вплоть до начала 2000-х), атомщики по всему миру напряжённо трудились и даже на старом, существующем и стареющем оборудовании умудрялись давать миру всё больше и больше угля мирного атома.

Коэффициент эксплуатационной готовности напрямую связан с количеством электроэнергии, выработку которого реактор способен обеспечить при непрерывной работе в течение всего года на номинальной мощности.
Коэффициенты эксплуатационной готовности повышались в 1990-х годах по нескольким причинам, главным образом благодаря технологическим и управленческим усовершенствованиям, дерегулированию и повышению безопасности.
Так, например, Южная Корея в 2000-х годах добилась на своих реакторах значения этого коэффициента в 95% ( и связанного с ним коэффициента используемой мощности — КИУМ в 93,5%).

По факту, кстати, во многих моментах Южная Корея уже обогнала в ядерной энергетике даже Японию — ведь именно южнокорейская компания KEPCO получила подряд на строительство четырёх реакторов собственной конструкции — APR-1400, который вполне может "уделать" даже суперсовременный европейский EPR, который всё никак не взлетит в Финляндии. Другой момент состоит в том, что Южная Корея, как и Япония тотально зависима от иностранного ядерного топлива, но тут уже ничего не поменять — страна маленькая, собственного урана нет. И это есть грустно.

Поэтому, если наложить график исторического производства урана на график его потребления, то будет видна истинная картинка того, что происходило в мире за двадцатилетие  1991-2011 годов:



Кто закрыл эту дыру в потреблении урана в мире? Уран не поступал с шахт, и как видно на первом графике, именно на 1991 год приходится резкое и окончательное падение добычи урана в Чехословакии и ГДР (спасибо "зелёным" и в том числе — и их требованиям окончательно закрыть тоталитарные "скважины, качающие уран" и урановые рудники ГУЛАГа).
Его компенсировала российская и, частично — американская программа ВОУ-НОУ, о чём я уже написал детально здесь.

Дополнительным "источником вдохновения" для мира было постоянное обогащение западных хвостов, которые активно завозились в Россию в 1990-е-2000-е годы.
Надо сказать, что с самого начала своей обогатительной программы по урану Запад попал в непростую ситуацию. Высокая стоимость газодиффузионного способа обогащения урана не позволяла эффективно отделить ²³⁵U от ²³⁸U — начиная с определённого момента содержание ²³⁵U в гексафториде урана, подаваемом на вход газодиффузионного завода уже не обеспечивало энергетической выгоды от его обогащения. Этот остаток обеднённого урана отправлялся в "хвост" обогащения и складировался до лучших времён. Ну а США, как мы помним, вообще придумало делать из такого обеднённого урана снаряды — всё равно при использовании газовой диффузии ничего с таким обеднённым ураном Запад сделать не мог.

Пока уран был дешёвым (на старых, хороших месторождениях) хвосты западных заводов ещё болтались на уровне 0,20% содержания ²³⁵U. Так дело обстояло до конца 1970-х годов.
В 1980-е годы, с ростом цены урана, в хвосты стали складывать уран с остаточным содержанием 0,30% ²³⁵U. В 1990-е годы, с появлением на западном обогатительном рынке русских центрифуг, для которых хвосты с содержанием изотопа ²³⁵U в 0,20-0,30% были ещё и ого-го каким сырьём, Запад вообще оборзел, и предпочёл на своих газодиффузионных заводах ограничиться обогащением лишь в два раза, складывая в "хвост" уран с содержанием ²³⁵U в 0,35%.

Кроме того, что это поднимало энергетику газодиффузионных заводов, так это ещё и позволяло очень сильно экономить их мощность, одновременно повышая их производительность.
В общем, все 1990-е и первую половину 2000-х годов русские обогатители "жрали" чёрствый хлеб западных отвалов, а западные обогатители наслаждались "хрустом французской булки". Дошло до того, что около 2,6 млн. ЕРР в год (а это на тот момент составляло около 15% мощности российского обогатительного комплекса) просто занималось перемалыванием западных хвостов, подчищая рынок вторичного урана за газодиффузионными заводами и перерабатывая старые западные отвалы.

Ну, а любители конспирологии могут оценить, что впервые услуги обогащения странам Запада были предложены СССР ещё в 1968 году — и тогда же СССР впервые была озвучена стоимость обогащения урана — которая оказалась примерно в четыре раза ниже западной даже в пересчёте на деньги. Ну а первые поставки услуг обогащения на советских центрифугах для западного потребителя — это 1971 год, когда было подписано соглашение с Францией, а не 1991 год, как тут подумали некоторые.
В общем, что такое soviet power supreme Запад узнал задолго до Рейгана и Горбачёва. То, что СССР неизбежно победил бы Запад в будущей ядерной гонке в мирном атоме, знали и понимали все умные люди на Западе. Так что, конспирология вещь весёлая, куда же нам без неё.

Теперь посмотрим на добычу урана в Западном мире. Здесь, в отличии от картинки по миру Восточному, есть ещё одна интересная "тонкая синяя линия" — сколько этого самого урана Западу надо:


Западная гора. Она пришла к Магомету. Но Магомету от этого не стало легче.

Видите точку невозврата? Это 1985 год, когда потребление западных реакторов уверенно превысило производство урана западными же шахтами.
Если бы СССР не развалился в 1991 году, то его крушение стоило бы выдумать.
Если бы ВОУ-НОУ и обогащение хвостов не подпитывали бы западную ядерную энергетику все 1990-е и 2000-е годы, она бы уже давно умерла.
Если Вы недоумеваете, как можно одной рукой воевать с СССР, а другой рукой — покупать у него ресурсы, начиная с 1970-х годов — то Вы ничего не понимаете в политике.
Если Вы не понимаете, зачем Западу необходима, как воздух, "Перестройка №2" в современной им России — я расскажу Вам о будущем урана.

Ведь оно не менее увлекательно, чем будущее нефти. Как я сказал, в мире урана не получается построить  взаимоотношения "сюзерен-вассал", "метрополия-колония" и "центр-периферия". Приходится договариваться.

Мир будущего — это мир, в котором оружием России всё больше и больше будет геоэкономика.
Первой российской пешкой в "Ядерном гамбите" была, как оказалось, программа ВОУ-НОУ.
Не знаю, но мне кажется, что две фигуры — Германию и Японию — Запад отдаёт назад уже сейчас.

Вопрос — хватит ли Королю чёрных времени на рокировку?
Ведь пешка, судя по всему, оказалась "отравленной"...