Жара, Балхаш и АЭС: как климатические условия учитывают при строительстве станции в Казахстане

Этим летом с ограничениями столкнулась венгерская АЭС «Пакш», где на фоне обмеления Дуная и высокой температуры речной воды станции приходилось снижать выработку электроэнергии. Для Казахстана этот вопрос актуален, так как первую станцию будут строить на берегу озера Балхаш. Однако специалисты отмечают, что высокая температура воздуха или воды сама по себе не представляет угрозы для безопасности современной АЭС.

Разбираемся, почему возникли ограничения на венгерской «Пакш», как атомные станции работают при температуре выше 40 градусов и какие решения предусмотрены на случай жары и дефицита воды.

Почему АЭС нужна вода

Атомной электростанции во время работы необходимо охлаждение, так как реактор вырабатывает тепло, часть которого превращается в электроэнергию. При этом оставшуюся часть нужно отводить и выбрасывать в окружающую среду. Именно для этого применяется система охлаждения. В зависимости от условий конкретной площадки, могут использоваться вода из водоемов и рек, градирни или комбинированные системы.

Есть два основных подхода. Первый, при незамкнутом цикле вода забирается из внешнего источника, проходит через систему охлаждения и возвращается обратно в источник. Второй — оборотная система, где вода используется многократно и циркулирует через градирни, брызгальные бассейны или другие охлаждающие сооружения.

Именно поэтому, по мнению экспертов, аномальная жара либо снижение уровня воды сами по себе не означают, что работа АЭС может становиться небезопасной. Ключевое значение в этом вопросе имеет то, какая система охлаждения предусмотрена проектом и на какие природные условия она рассчитана.

Что произошло на АЭС «Пакш»

На атомной электростанции «Пакш-1» в Венгрии произошло рекордное обмеление реки Дунай из-за летней засухи и жары в Европе. По этой причине три энергоблока атомной станции были остановлены. По данным в СМИ, для повышения уровня реки в районе Пакша на ее дне был сооружен временный порог с использованием тысячи тонн камня и щебня. После сооружения порога уровень воды в Дунае в районе АЭС повысился на 15 сантиметров, что позволило возобновить работу остановленных блоков. Согласно заявлению премьер-министра Венгрии от 24 августа, три из четырех энергоблоков атомной электростанции вновь вышли на полную мощность, подключение к энергосистеме энергоблока № 4 идет в штатном режиме. 

Отметим, что действующая венгерская АЭС «Пакш-1» использует незамкнутую систему охлаждения, где вода поступает из Дуная, охлаждая конденсаторы турбин, и затем возвращается в реку в контролируемых условиях. При этом уже строящаяся АЭС «Пакш-2» предусматривает другие технические решения. Ее водозаборная система рассчитана на работу при экстремально низком уровне Дуная. Также дополнительно предусмотрена замкнутая система циркуляции воды, физически отделенная от реки, поэтому снижение ее уровня не влияет на работу этой системы. Для периодов жары и засухи проект также предусматривает вспомогательные вентиляторные градирни. Они позволяют дополнительно охлаждать воду перед ее возвратом в Дунай и тем самым выполнять экологические требования страны.
Что происходит с АЭС при температуре выше 40 градусов

По данным «Росатома», российские станции спроектированы и эксплуатируются с учетом различных климатических условий, которые могут максимально отличаться друг от друга, в том числе и экстремальных. 

— Жаркая погода всегда требует от эксплуатирующей организации повышенного внимания к режимам охлаждения, но для нас это скорее обычный сезонный фактор. Устойчивость станции в жару или при низкой водности обеспечивается набором инженерных решений. Например, отводить тепло от конденсаторов турбин помогает прямоточная (незамкнутая) система охлаждения, когда вода забирается из внешнего источника и после использования возвращается обратно, либо оборотная (замкнутая) система, представляющая собой замкнутый цикл с многократным использованием воды, охлаждаемой различными способами. На российских АЭС для этого применяются башенные испарительные градирни, вентиляторные градирни и брызгальные бассейны, — рассказал генеральный директор «Росатома» Алексей Лихачев.

Также он отметил, что на современных блоках важную роль играет автоматизация, где системы управления в реальном времени отслеживают температуру, давление, расход теплоносителя и другие ключевые параметры. А на ряде новых станций автоматика уже не только фиксирует отклонения, но и помогает оптимизировать режимы работы оборудования, чтобы не доводить ситуацию до экстремальных состояний.

— Самый показательный пример с точки зрения жары — это Ростовская АЭС, где летом температура воздуха может подниматься выше 40 градусов, а почва прогреваться до 60 градусов. После выхода станции на полную мощность было выявлено, что в самые жаркие периоды температура технической воды на блоках № 3 и 4 оказывается выше оптимальной. Решением стало сооружение небольшого комплекса вентиляторных градирен, который введен в эксплуатацию в 2021 году. Эти градирни работают вместе с основными и в пиковые периоды жары принудительно усиливают теплообмен, позволяя не снижать мощность энергоблока и сохранять стабильную выработку, — рассказал глава «Росатома». 

Что это означает для Казахстана

По словам генерального директора Национального ядерного центра, профессора, доктора физико-математических наук Эрлана Батырбекова, аномальная жара учитывается при эксплуатации АЭС и сама по себе не означает угрозу для ее безопасности. 

— Современный ядерный энергоблок проектируется для работы в широком диапазоне внешних условий и с достаточно большим запасом по основным параметрам. Поэтому повышение температуры воздуха или охлаждающей воды прежде всего может повлиять на эффективность и электрическую мощность энергоблока, но само по себе не означает возникновения аварийной ситуации.
Требования МАГАТЭ прямо предусматривают необходимость учитывать природные и внешние воздействия при выборе площадки и проектировании ядерных установок. Это означает принципиально важную вещь, проект АЭС допускает прогнозное изменение климата, рассматриваются экстремальные значения температуры, гидрологические условия и другие факторы, которые потенциально могут воздействовать на станцию, — рассказал ученый. 

Профессор также подчеркнул, что мировой опыт также показывает, что жаркий климат не является препятствием для работы атомных станций в регионах с очень высокой температурой окружающей среды. И Казахстан — не первая страна в мире, которая построила или будет строить станцию в жарком климате. Он привел в пример АЭС Barakah в ОАЭ, где при проектировании станции были учтены высокие температуры морской воды вплоть до 38,5 градусов. 

— Если рассматривать ситуацию в Казахстане, то высокая температура воды в Балхаше не является непредвиденным фактором, этот параметр заранее учитывается для конкретной площадки и учтен при проектировании АЭС. Прогнозные климатические модели действительно допускают снижение уровня Балхаша в отдельных сценариях будущего. Однако прогноз уровня озера зависит не только от температуры воздуха, на него также влияют приток реки Или, осадки, испарение, ледовый режим, трансграничное водопользование и хозяйственная деятельность в бассейне, — отметил профессор.