ПРИМЕНЕНИЕ МНОГОКРИТЕРИАЛЬНОГО МЕТОДА, МЕТОДА СРАВНЕНИЯ ПО АБСОЛЮТНЫМ И ОТНОСИТЕЛЬНЫМ ПОКАЗАТЕЛЯМ, А ТАКЖЕ МЕТОДА ДОМИНИРОВАНИЯ ПРИ СРАВНЕНИИ РАЗЛИЧНЫХ РЕАКТОРНЫХ УСТАНОВОК ПРОЕКТА «ПРОРЫВ» С ЦЕЛЬЮ ОПРЕДЕЛЕНИЯ НАИБОЛЕЕ ПЕРСПЕКТИВНОГО ПРОЕКТА ДЛЯ ЭКОНОМИЧЕСКОЙ БЕЗОПАСНОСТИ РОССИИ

АННОТАЦИЯ

В данной статье проводится сравнительный анализ наиболее перспективных и современных ядерных установок, разрабатываемых в рамках проекта государственной корпорации «Росатом» «Прорыв».

Ключевые слова: экономическая безопасность, атомная промышленность, реакторная установка, многокритериальный подход, принцип доминирования, абсолютные показатели, относительные показатели, проект «Прорыв», государственная корпорация «Росатом», замкнутый ядерный топливный цикл.

Введение

Проект «Прорыв» является одним из главных инновационных проектов не только в отечественной, но и в мировой атомной энергетике. Основными целями проекта являются безопасность, борьба за лидерство на мировой арене, реализация замкнутого ядерного топливного цикла, концепция «мирного атома» и эквивалентное захоронение радиоактивных отходов. В рамках проекта предусмотрено создание новейшей технологической платформы атомной отрасли на базе замкнутого ядерного топливного цикла при помощи реакторных установок на быстрых нейтронах. Подобные технологии позволяют полностью исключить тяжёлые аварии на атомных станциях, а также исключить эвакуацию и отселение населения в случае возникших аварий [1].

Наиболее значимыми проектами, разрабатываемыми в рамках данного «Прорыва» являются: реакторная установка с реактором на быстрых нейтронах с натриевым теплоносителем «БН-1200М», главным конструктором которой является АО «ОКБМ Африкантов»; опытно – демонстрационный комплекс «БРЕСТ-ОД-300», включающий в себя реакторную установку на быстрых нейтронах с принципами естественной безопасности и свинцовым теплоносителем, модуль фабрикации и рефабрикации, модуль переработки и учебно-тренировочный инженерный центр – разработки АО «НИКИЭТ» им. Н.А. Доллежаля; проект жидкосолевого реактора, работающего на расплавленных солях с использованием радиоактивных отходов также разработки АО «НИКИЭТ».

Проект «БРЕСТ-ОД-300» строится в городе Северск с 8 июня 2021 года; строительство энергоблока «БН-1200М» запланировано на 2026 год на площадке Белоярской АЭС (г. Заречный, Свердловская обл.), разработан технический проект и завершается стадия проведения обосновывающих НИОКР [2]. Жидкосолевой реактор планируется запустить к 2031 году на горно – химическом комбинате [3].

В качестве основных критериев для принятия наиболее оптимального решения были выбраны: безопасность, экономическая составляющая, экологическая составляющая, технологичность, референтность и отношение реакторных установок к IV поколению. В рамках анализа эти критерии подразделялись на более подробные, что отражено в таблице 1. В каждом из критериев проектам на основе проведённого анализа информации о них были присвоены места (1, 2, 3). В конце сверялось, у кого из проектов больше первых мест и было выполнено ранжирование по приоритетности и важности вклада в данный проект.

Таблица 1

Сравнение реакторных установок проекта «Прорыв» с использованием многокритериального подхода

Как видно из таблицы, наилучшей пассивной безопасностью, то есть такой безопасностью, принципы которой основаны на естественных законах физики и природы (естественная циркуляция теплоносителя, гравитационные силы и т.д.) и не требуют активного вмешательства оператора или других систем безопасности, обладает проект БРЕСТ-ОД-300. Это связано с тем, что уже при его проектировании акцент делался именно на принципы пассивной безопасности. Например, у данной установки возможен переход на естественную циркуляцию теплоносителя, также при проектировании активной зоны и нового вида топлива заложены принципы, делающие этот реактор максимально безопасным, а выбор свинца как слабо активируемого и пассивного при взаимодействии с водой и воздухом теплоносителя позволяет этому реактору избавиться от дополнительного контура и рисков, связанных с выходов радиоактивных веществ наружу (в отличие от БН-1200М с натрием, бурно реагирующим с водой и кислородом), а также быть лучшим в безопасности, связанной с теплоносителем.

Говоря о реакторе БН-1200М были учтены факты, в первую очередь связанные с большим опытом эксплуатации и апробации технологий подобных реакторов.

Например, в ГНЦ НИИАР был построен реактор на быстрых нейтронах с натриевым теплоносителем БОР-60, проработавший там уже почти 55 лет; сейчас там активно идёт сооружение установки МБИР с 2014 года (многоцелевой быстрый исследовательский реактор) [4]. Помимо этого, был опыт создания установки БН-350 в городе Актау (Казахстан), проработавший там с 1973 по 1999 годы. На Белоярской АЭС до сих пор работают энергоблоки БН-600 и БН-800 (с 1980 и 2015 года соответственно) [5].

Говоря о реакторах на жидких солях, можно доподлинно сказать, что пока это остаётся самой малоизученной технологией, по сравнению с реакторами на свинцовом и натриевом теплоносителях. Единственный в мире жидкосолевой реактор работал в 1960-е годы в Ок-Риджской национальной лаборатории, но в скором времени его остановили из-за нерентабельности. На данный тип реакторов возлагаются большие надежды. Например, в Китае уже построен и запущен подобный реактор [6]. Также на данном типе реакторов возможно реализовать так называемый ториевый цикл, который позволяет практически забыть о проблеме сырьевой базы для атомной энергетики. Но, говоря о недостатках, стоит упомянуть, что воздействие радиации на персонал в таком случае может быть немного большим, чем при эксплуатации других типов реакторных установок.

Говоря об удельных затратах, в таблице рассматривались затраты на сооружение, ремонт и эксплуатацию на 1 МВт мощности установки. Приблизительно эти данные следующие: сооружение БРЕСТ-ОД-300 оценивается в 100 млрд. рублей при тепловой мощности реактора в 700 МВт [7]; стоимость сооружения БН-1200М оценивается в 400 млрд. рублей при тепловой мощности реактора в 2800 МВт [10]; стоимость жидкосолевого реактора оценивается в 80 млрд. рублей при тепловой мощности 10 МВт[3]. Также в экономической составляющей сыграли значение следующие факторы: для БРЕСТ-ОД-300 нужно более дорогое топливо, в то время как БН-1200М способен работать как на СНУП-топливе (необходимом для БРЕСТ), так и на МОКС-топливе, а жидкосолевой реактор, пожалуй, самый непривередливый в этом плане. Подводя итоги многокритериального анализа, можно сделать вывод, что наиболее перспективным реактором для сооружения является установка БН-1200М.

Сравнение реакторных установок проекта «Прорыв» по выбранным абсолютным и относительным показателям

В качестве относительных критериев в рамках данной статьи были выбраны: уровень безопасности реакторной установки, где в качестве показателя используется среднее арифметическое из баллов в пункте 1 «Безопасность» таблицы 1 данной статьи (так как баллами являются места в условном ранжировании, то чем ниже – тем лучше); экологичность, где показатели выставлены аналогично безопасности и КПД реакторной установки, выраженное в процентах.

В качестве абсолютных показателей были выбраны: капитальные затраты в млрд. рублей; удельные затраты в млрд. рублей/МВт электрической мощности и заявленный срок службы, выраженный в годах.

Так как основными «конкурентами» являются БРЕСТ-ОД-300 и БН-1200М было принято решение сравнивать их по относительным и абсолютным показателям.

Показатели приведены в таблицах 2 и 3.

Таблица 2

Сравнение реакторных установок проекта «Прорыв» по относительным показателям

Как видно из таблицы 2, по двум из трёх относительных показателей лидирует БН-1200М.

Таблица 3

Сравнение реакторных установок проекта «Прорыв» по абсолютным показателям

Как видно из таблицы 3, по двум из трёх абсолютных показателей лидирует БН-1200М.

Таким образом, и по абсолютным, и по относительным показателям лидирует проект БН-1200М.

При сравнении проектов по принципу доминирования примем в качестве доминирующего относительного показателя критерий безопасности, так как именно он является наиболее важным в атомной энергетике при прочих равных условиях. Таким образом, учитывая таблицу 2, несомненно будет лидировать проект БРЕСТ-ОД-300.

Примем в качестве доминирующего в абсолютных показателях критерий капитальных затрат. В таком случае, выгоднее будет строительство энергоблока с РУ БРЕСТ-ОД-300.

Использование принципа доминирования позволяет нам предположить один доминирующий критерий и на относительные, и на абсолютные показатели. Принимая во внимание наиболее важные для развития экономической и энергетической безопасности страны показатели на данный момент времени, мы можем с помощью этого принципа принять наиболее взвешенное и эффективное решение.

Вывод

В данной статье была показана возможность применения многокритериального метода, метода сравнения по абсолютным и относительным показателям, а также использования принципа доминирования при принятии наиболее эффективного решения в атомной энергетике. В частности, это было продемонстрировано при проведении сравнительного анализа наиболее перспективных проектов, реализуемых в настоящий момент в атомной энергетике в рамках проекта «Прорыв» государственной корпорации «Росатом».

Стоит отметить, что результаты проведённых анализов могут варьироваться в зависимости от набора критериев и факторов, которые выбираются как для многокритериального анализа, так и для принципа доминирования и сравнения по относительным и абсолютным показателям. Например, в данной статье не были учтены такие критерии как количество новых рабочих мест, срок окупаемости, перспективность технологий и многое другое.

Список литературы:

1. Проект «Прорыв» [Электронный ресурс].-URL: https://www.tvel.ru/activity/project-proryv/
2. БН идёт, БН дорогу[Электронный ресурс].-URL: https://atomvestnik.ru/2022/08/03/bn-idet-bn-dorogu/
3. Горно-химический комбинат разработал эскизный проект исследовательского жидкосолевого реактора[Электронный ресурс].-URL: https://strana-rosatom.ru/2024/02/02/gorno-himicheskij-kombinat-razrabota/
4. Многоцелевой реактор на быстрых нейтронах (МБИР)[Электронный ресурс].- URL: https://niiar.ru/reactor_complex?q=mbir
5. Белоярская АЭС им. И.В.Курчатова[Электронный ресурс].-URL: https://www.biblioatom.ru/core-systems/nuclear-power-plants/beloyarskaya-aes/
6. В Китае запустят первый жидкосолевой ториевый реактор – что это такое и в чём его преимущества[Электронный ресурс].-URL: https://hi-news.ru/eto-interesno/v-kitae-zapustyat-pervyj-zhidkosolevoj-torievyj-reaktor-chto-eto-takoe-i-v-chem-ego-preimushhestva.html
7. В «Росатоме» назвали стоимость строительства реактора «БРЕСТ»[Электронный ресурс].-URL: https://finance.rambler.ru/business/46583847-v-rosatome-nazvali-stoimost-stroitelstva-reaktora-brest/
8. Реактор БН-1200М[Электронный ресурс].-URL: https://www.ippe.ru/nuclear-power/fast-neutron-reactors/122-bn1200-reactor