Запад на грани ядерного дефицита
Разрыв отношений с Россией в области атомной энергетики создает угрозу для ЕС и США
Технологии обогащения природной руды урана по содержанию делящегося изотопа уран-235 сегодня освоены в достаточно большом количестве стран. Своими достижениями (собственными технологиями обогащения урана) имеют полное моральное право похвастаться в России, Великобритании, Германии, Нидерландах, Китае, Иране, Японии и Бразилии. Не имеют собственных технологий, но имеют заводы по обогащению урана на своей территории США и Франция. Умеют обогащать уран, но не любят об этом говорить вслух, не любят сотрудничества с Международным агентством по атомной энергии (МАГАТЭ) в странах, не подписавших договор о нераспространении ядерного оружия (ДНЯО) – в Израиле, в Индии и в Пакистане. Так же скромно ведет себя Северная Корея, официально вышедшая из ДНЯО в 2006 году.
Единица разделительной работы
Для того, чтобы оценить производственную мощность предприятий по обогащению урана, используется универсальная единица измерения, которая называется единица разделительной работы (ЕРР или separative work unit, SWU). Слова "разделительная работа" корректнее описывают физику процесса, ведь задача обогатительных заводов – разделить атомы изотопа уран-235 и атомы изотопа уран-238, выполнить работу по такому разделению.
ЕРР измеряет объем работы по разделению изотопов урана-235 и урана-238 вне зависимости от конкретной технологии, используемой на том или ином заводе (газовые центрифуги, диффузионные установки или что угодно еще).
Хотя ЕРР выражается в килограммах – это не масса урана, а показатель сложности его обработки, условная "единица усилий" по разделению изотопов. Для наглядности представьте себе мешок с монетами, в который нет возможности заглянуть, но при этом вам точно известно, что на 999 железных монет приходится 1 золотая, и выбрать из этого мешка вам нужно именно золотые. Чем больше размер такого мешка, тем дольше и сложнее работа. Чем больше золотых монет вы хотите собрать, тем больше сил потратите.
Если вы готовы оставить немного золота в мешке с железом – работа упрощается. Будете ли вы перебирать монеты руками, используете ли вы магнит – результатом все равно станет то или иное количество монет в ваших руках. Хотите выбрать все до одной золотой монеты – придется дольше трудиться. Решаете конкретную задачу – собрать ровно 100 золотых монет и вам все равно, сколько их в том мешке еще останется? Тогда работать придется меньше, но в результате сколько-то золотых монет останется в мешке "не пойманными".
Ваши реальные затраты энергии (время, электричество при использовании электромагнита) – это уже другой вопрос, вас ведь интересует только собранное золото. ЕРР – это "виртуальные трудозатраты" на обогащение урана, специальная единица для сравнения разных технологий. Чем меньше ЕРР требуется для выполнения поставленной задачи – тем эффективнее используемый метод. Экономической составляющей в ЕЕР нет, это именно виртуальные трудозатраты, для вычисления экономических результатов нужны подробности: сколько киловатт*часов требуется для одной ЕРР, какова стоимость киловатт-часа, сколько времени та или иная установка способна работать без остановок и без ремонтов и так далее.
ЕРР – универсальна, за что ее и любят, она позволяет оценить производственные возможности того или иного завода, ее можно применять к производственным возможностям, к примеру, одной газовой центрифуги.
Мощности заводов по обогащению
Производственные мощности заводов по обогащению, если полностью соблюдать требования Международного агентства по атомной энергии (МАГАТЭ), должны быть задекларированы. МАГАТЭ должна иметь возможность их инспектировать.
На таких условиях работают обогатительные заводы в России, Соединенных Штатах, Франции, Великобритании, Германии, Нидерландах и Китае, до последнего времени – в Иране. Открыты для проверок заводы в Японии, Бразилии и даже остановленный завод в Аргентине. Но для международного рынка энергетического обогащения урана возможности Ирана, Японии и Бразилии интереса не представляют – эти страны услуги обогащения на экспорт не предлагают, ядерное топливо для иранской АЭС "Бушер" производится и поставляется Росатомом. Да и Китай, если уж совсем строго, экспортные услуги по обогащению урана осуществляет только для Пакистана, в котором сам и построил три атомных энергоблока на базе собственных реакторов HPR-1000 (он же – Hualong-1, он же – "Дракон-1").
На сегодня последние по времени отчеты по обогатительным мощностям от МАГАТЭ и World Nuclear Association (WNA) подводят итоги на 1 января 2023 года и выглядят следующим образом:
В данном случае арифметика достаточно проста: на долю Росатома приходится 43,7% мировых мощностей по обогащению урана, если не учитывать того, что в Китае работает без передачи технологий, а потому обслуживается Росатомом каскад центрифуг мощностью 1 500 000 ЕРР/год. Если корректно учесть еще и это, то доля госкорпорации еще выше – 46,1%.
Для того, чтобы оценить, какими будут результаты введенного Соединенными Штатами запрета на импорт российского обогащенного уранового продукта (ОУП) и реализации плана Еврокомиссии по введению таких же ограничительных мер, необходимо оценить спрос на обогащение урана до энергетического уровня по регионам и по странам. Не самая тривиальная задача: не останавливается строительство новых атомных энергоблоков Росатомом и CNNC, при этом то в одной, то в другой европейской стране и в США атомные энергоблоки прекращают работу – по разным причинам или вообще без них, как это произошло в Германии.
Оценки объемов спроса на ЕРР от МАГАТЭ и WNA на 1 января 2023 года выглядят следующим образом: США – около 15 млн ЕРР/год; ЕС и Великобритания – около 12,3 млн ЕРР/год; Азия без Китая (Южная Корея, Япония, ОАЭ, Индия и др.) – около 10,7 млн ЕРР/год; Украина с ее новой ориентацией на ядерное топливо от Westinghouse – дополнительно порядка 1,0 млн ЕРР/год.
На пороге дефицита
Арифметика получается достаточно простой. Общие производственные мощности всех заводов с газовыми центрифугами URENCO на конец 2022 года составляли и составляют сейчас 25,1 млн ЕРР/год. Общий спрос на услуги по обогащению урана на ту же дату – около 38 млн ЕРР/год без учета Украины и 39 млн ЕРР/год с учетом.
Изменения за минувшие два года минимальны: Германия вывела из эксплуатации свои последние атомные энергоблоки, но были введены в строй два новых энергоблока в Финляндии (АЭС "Олкилуото") и во Франции (АЭС "Фламанвиль"). Удаляя из анализа Украину, наблюдаем дефицит обогатительных мощностей не менее 12,5 млн ЕРР/год (спрос на ОУП в Индии минимален – только для двух действующих водно-водяных реакторов АЭС "Куданкулам", топливо для которых поставляет Росатом).
В конце 2024 года было начато строительство дополнительных цехов для новых каскадов центрифуг URENCO во Франции – проект предусматривает наращивание мощности с 7,5 млн ЕРР/год до 10 млн ЕРР/год. Опыт строительства обогатительных заводов у Франции и URENCO имеется, время строительства – чуть более семи лет.
Аналогичные планы вынашивают и в США, ведущие переговоры с URENCO об увеличении производственных мощностей американского завода в полтора раза. Звучит весьма солидно, но в абсолютных единицах это обеспечит прибавку в 2,2 млн ЕРР/год, при этом, повторюсь, данный проект пока на стадии предварительных переговоров, потому реальный срок его осуществления – не менее семи-восьми лет.
На этом, собственно, список новых проектов и заканчивается, но в базе данных МАГАТЭ/WNA есть оговорка о заводе на территории Германии – там монтировался дополнительный каскад центрифуг мощностью 0,9 млн ЕРР/год, и в настоящее время он наверняка уже введен в эксплуатацию.
Поиск 12,5 млн ЕРР/год
Приведенный анализ далеко не полный. За 2022-2024 годы введены в строй новые обогатительные мощности в России и в Китае – отчеты Росатома и CNNP имеются в открытом доступе, можно учесть и их. Нужно учесть ввод в эксплуатацию новых АЭС в Китае, предстоящий запуск первых блоков на АЭС "Аккую" и "Рупур".
Отдельного анализа заслуживают не учтенные WNA реакторы РИТМ-200 наших новых атомных ледоколов, для которых требуется ядерное топливо с обогащением по урану-235 не в традиционные для "большой атомной энергетики" 5%, а в 19,75%, что требует значительно большее количество ЕРР. Но это уже будет вторая часть анализа, касающаяся исключительно России.
Если брать за точку отсчета конец 2022 года, то наш внутренний спрос составлял всего 5,1 млн ЕРР/год, то есть профицит производственных мощностей достигал 22 млн ЕРР/год. Тем не менее, к концу 2024 года Росатом нарастил свои обогатительные мощности еще на 1,4 млн ЕРР/год, доведя их до 28,5 млн ЕРР/год. Мне кажется, изучить причины, по которым это было сделано, заслуживают отдельного внимания.
Что касается попыток отказа Евросоюза и США от импорта российского ОУП, то арифметика данных МАГАТЭ/WNA безжалостна: огромный дефицит обогатительных мощностей в 12,5 млн ЕРР/год в ближайшее десятилетие покрыть невозможно даже физически, не говоря уже обо всех прочих проблемах – получение разрешительных лицензий на строительство новых ядерных объектов, поиск финансирования, необходимость наращивать мощности заводов по производству газовых центрифуг для компании URENCO и далее по списку.
Если же принять всевозможные заявления западных политиков об очередном "ядерном ренессансе", результатом которого должно стать то ли удвоение, то ли утроение установленной мощности атомных энергоблоков, то остается только улыбаться.
Надеюсь, что объемы производства попкорна и семечек в России будут расти – требуется изрядный их запас для того, чтобы наблюдать за этой комедией абсурда.
