Перспективы электроэнергетики в XXI в. можно кратко охарактеризовать одним словом – рост. С 1980 г. потребление электроэнергии и в мире, и в США удвоилось. Ожидается, что в глобальном масштабе оно снова удвоится к 2035 г. И в абсолютном выражении это удвоение будет гораздо больше, так как гораздо больше его база. Увеличение в таких масштабах и огромно, и капиталоемко. Стоимость создания новых мощностей для обеспечения роста сегодня оцениваются в $10 трлн. Но подобное увеличение необходимо для поддержки мировой экономики, объем которой к тому времени может составить $130–140 тлрн¹.

Эти огромные значения порождают очень большие вопросы и ожесточенную борьбу. Электростанции какого типа строить и как их строить? Ключевое значение здесь имеет выбор топлива. Процесс принятия решения сопровождается острой дискуссией по таким аспектам, как энергетическая и физическая безопасность, экономика, окружающая среда, выбросы углекислого газа и изменение климата, ценности и государственная политика, а главное надежность электроснабжения, – в нашу цифровую эпоху все должно бесперебойно обеспечиваться электроэнергией. Главенствующая роль электричества делает вопрос выбора топлива и удовлетворения будущих потребностей в электроэнергии одним из фундаментальных вопросов для мировой экономики.

В развивающихся странах потребление электроэнергии растет вследствие увеличения доходов населения и урбанизации. Китай с 2006 по 2010 г. удвоил мощность своей энергосистемы и может удвоить ее снова всего за несколько лет. Потребление электроэнергии в Индии с 2010 по 2035 г., по оценкам специалистов, может увеличиться в пять раз. Главное для развивающихся стран – повышение надежности электроснабжения, наращивание мощности синхронно экономическому росту и устранение дефицита электроэнергии, который сдерживает экономический рост. Они должны обеспечить электроэнергией 1,6 млрд людей, которые все еще жгут керосин, дрова или навоз. Еще несколько миллиардов людей получают электроэнергию эпизодически, что сказывается и на их повседневной жизни, и на темпах экономического роста.

В развитых странах потребление электроэнергии растет вследствие возрастания роли компьютеров, серверов и высокотехнологичной электроники. Этот процесс настолько широк, что его уже воспринимают как данность. К примеру, три десятилетия назад рукопись книги печатали на пишущей машинке, используя копирку для размножения, а проведение исследования было сопряжено с походом в библиотеку и долгими поисками нужной литературы на стеллажах. Сегодня книгу пишут на компьютере, черновые варианты распечатывают на принтере, поиски материалов ведут в Интернете, а конечный продукт доступен не только в печатном, но и в электронном виде.

Электричество гибко с точки зрения не только использования, но и производства. В отличие от нефти, природного газа или угля оно не является первичным источником энергии. Это продукт, вырабатываемый путем преобразования других ресурсов, и способов его получения очень много. Электричество можно производить с использованием угля, нефти, природного газа и урана; энергии падающей или текущей воды; энергии ветра и солнца; даже путем сжигания мусора и старых покрышек².

Производство электроэнергии – классический долгосрочный бизнес. Электростанция, построенная сегодня, может работать и через 60–70 лет. Это также дорогой бизнес – электроэнергетика является самой капиталоемкой среди крупных американских отраслей. В США 10 % всех капиталовложений приходятся на электростанции, линии электропередач, подстанции, опоры и провода, которые образуют инфраструктуру электроэнергетики. Новая угольная электростанция может обойтись в $3 млрд, если допустить, что ее придется строить в условиях сопротивления со стороны защитников окружающей среды и неопределенности регулирования выбросов углекислого газа. Новая атомная электростанция может обойтись вдвое дороже – в $6–7 млрд. Если допустить, что атомная электростанция пройдет все разрешительные процедуры, на строительство может потребоваться десятилетие, а сама станция, не исключено, останется работоспособной и в следующем веке.

Однако правила, политика и ожидания меняются, создавая то, что экономист Лоренс Макович называет «затруднениями». Бизнес и без того находится под влиянием переменчивых течений в государственной политике и кардинальных изменений рыночной конъюнктуры и общественного мнения, которые приводят к сильным и неожиданным изменениям направления движения. С повышением внимания к проблеме изменения климата растет противодействие строительству новых электростанций. Его вызывает не только перспектива появления новой угольной или атомной электростанции. Местная публика может восстать и против ветрогенераторов, и против новых линий электропередач.

Как в таких условиях удовлетворить потребности и устранить разрыв между ожиданиями общественности и тем, что можно реально построить? Ни ветровая, ни солнечная энергетика пока еще не проявили себя в системном масштабе. (К ним мы еще вернемся позже.) Повышение эффективности и интеллектуальные энергосистемы могут уменьшить наклон кривых роста или сделать их пологими.

Начать следует с существующей структуры источников энергии в электроэнергетике. В США доля угля в совокупной выработке электроэнергии, некогда составлявшая почти 55 %, уменьшилась в 2012 г. до 36 %. Далее идет природный газ, доля которого составляет 29 % и растет, и атомная энергия (21 %). Доля гидроэнергии составляет 7 %, ветровой энергии – 4 %, доля солнечной энергии незначительна (0,04 %). Доля нефти за прошедшие десятилетия существенно уменьшилась с более чем 15 % до 0,06 %. Вот почему вопреки многочисленным утверждениям увеличение доли возобновляемых источников энергии или атомной энергии очень слабо скажется на использовании нефти, если не будет сопровождаться повсеместным внедрением электромобилей.

Другие развитые страны менее зависимы от угля. Так, в Европе доля атомной энергии составляет 25 %, угля – 25 %, природного газа – 25 %, гидроэнергии – 15 %. Далее идут ветровая энергия и нефть, 4 % и 3 % соответственно. В Японии доля угля в совокупной выработке электроэнергии составляет 28 %, атомной энергии – 28 %, природного газа – 26 %, нефти – 8 %, гидроэнергии – 8 %. Доля ветровой энергии пренебрежимо мала. Доля солнечной энергии во всех трех регионах пока еще не является статистически значимой величиной.

В российской электроэнергетической системе природный газ обеспечивает порядка 50 % производства электроэнергии, что намного больше, чем в любой другой промышленно развитой стране. На уголь приходится 16 % производства, на атомную энергетику – 17 % и на гидроэнергетику – 15 %. Доля нефти составляет около 2 %.

Китай и Индия, страны с наибольшей численностью населения, по потреблению угля занимают первое и третье места в мире соответственно, тогда как США – второе. В Китае с использованием угля производится около 80 % электроэнергии, а в Индии – 69 %. Доля гидроэнергии в Китае составляет 16 %, в Индии – 13%³.

Структура источников энергии в электроэнергетике определяется ограничениями и ресурсами региона, а также его географией. Например, в Бразилии свыше 80 % электроэнергии вырабатывается гидроэлектростанциями. Помимо этого, существенное влияние на структуру источников энергии оказывают технологии, экономика и доступность, а также экономическая политика, политический фактор и общественное мнение.

Если все это сложить, становится очевидно, что триумвират источников энергии – уголь, атомная энергия и природный газ – будет доминировать в мире еще как минимум два десятилетия. Однако в более отдаленной перспективе, когда вырастет доля возобновляемых источников энергии, структура не так очевидна.

Сегодня 40 % электроэнергии в мире производится с использованием угля. Запасы угля в мире велики. США обладают 28 % разведанных мировых запасов угля и занимают такую же позицию по запасам угля, как и Саудовская Аравия по запасам нефти. На втором месте стоит Россия с ее 18 % запасов угля. В эксплуатацию сегодня вводятся новейшие ультрасверхкритические электростанции, работающие при более высокой температуре и давлении. Они гораздо менее опасны для окружающей среды, чем электростанции, построенные несколько десятилетий назад: благодаря более высокой эффективности они выбрасывают в атмосферу на 40 % меньше углекислого газа на единицу произведенной электроэнергии. Сегодня большинство сценариев предполагают увеличение использования угля в глобальных масштабах.

И это соответствует действительности. После 2000 г., хотя данный факт не очень широко известен, наибольший прирост глобального производства электроэнергии приходится на уголь – в два раза больше нефти, в три раза больше газа и в 10 раз больше возобновляемых источников. Самый большой вклад в увеличение использования угля дает рост потребления электроэнергии в развивающихся странах.

Аналогичная картина наблюдалась и в США, но ситуация изменилась.

С 1975 по 1990 г. выработка электроэнергии на угольных электростанциях в США практически удвоилась. Уголь стал основным топливом для производства электроэнергии. Также уголь считался надежным и не подверженным политическим неурядицам энергоресурсом. Во многих странах уголь по-прежнему является основным топливом для выработки электроэнергии. Но в их число уже не входят США и страны Европы, где сегодня большое внимание уделяется проблеме выбросов углекислого газа. Из-за различий химического состава угля и природного газа, а также более высокой эффективности газовых турбин с комбинированным циклом уголь дает в два с лишним раза больше углекислого газа на единицу произведенной электроэнергии, чем природный газ.

Однако противодействие использованию угля со стороны политиков, регулирующих органов и защитников окружающей среды в связи с глобальным потеплением выросло до такого уровня, что начать сооружение новой традиционной угольной электростанции теперь очень непросто⁴. Одновременно беспокойство относительно негативного влияния выбросов на здоровье людей и относительно потребления воды приводит к ужесточению регулирования. Новые правила значительно повышают эксплуатационные затраты действующих угольных электростанций. Это, по-видимому, ускорит выведение их из эксплуатации в США⁵.

Что же можно сделать для минимизации выбросов углекислого газа при сжигании угля? Этот вопрос занимает умы многих представителей электроэнергетической индустрии. За последние 20 лет электроэнергетическая индустрия и обслуживающие ее производители оборудования сделали очень многое для минимизации загрязнения окружающей среды. Новые угольные электростанции выбрасывают в атмосферу на 99,9 % меньше твердых частиц, на 99 % меньше диоксида серы (SO₂) и на 95 % меньше оксидов азота (NOx). Но углерод, содержащийся в углекислом газе, который выделяется при сгорании угля, – это совершенно иная и гораздо более сложная проблема⁶.

Самым известным ее решением сегодня является улавливание и изоляция (или захоронение) углекислого газа (CCS). Идея в том, чтобы не выбрасывать углекислый газ в атмосферу, а улавливать его и закачивать под землю. «CCS – это технология, которая позволяет снизить выбросы углекислого газа и при этом повысить объемы использования угля», – говорится в исследовании «Будущее угля» Массачусетского технологического института.

Улавливать углекислый газ можно несколькими способами. Единственный способ, который можно внедрить на существующих угольных электростанциях, – это улавливание углекислого газа после сжигания угля. Другие способы настолько дороги и сложны, что проще закрыть электростанцию и построить новую.

Отделенный углекислый газ сжимают до «сверхкритического состояния», в котором он ведет себя как жидкость, и подают по трубопроводу туда, где его можно безопасно захоронить в подземном геологическом образовании. Короче говоря, углекислый газ улавливают и затем хранят, в течение неограниченного времени. Эта технология в принципе реализуема. В конце концов, улавливание газов уже осуществляют на разных технологических установках. Углекислый газ уже подают по трубопроводам и закачивают в скважины на старых нефтяных и газовых месторождениях в целях увеличения добычи. Но на этом аналогии заканчиваются – другая цель, другие геологические условия, отсутствие необходимой системы контроля и гораздо меньшие масштабы.

Предлагаемая система CCS дорога и сложна как с технологической, так и с политической точки зрения, а также в контексте регуляторного лабиринта на федеральном уровне и уровне штата.

Масштабы здесь должны быть просто огромными. Это сродни созданию параллельной вселенной, новой энергетической индустрии, которая работала бы наоборот. Вместо добычи полезных ископаемых, их транспортировки, переработки и сжигания «большая углекислая» индустрия должна осуществлять улавливание углекислого газа до попадания в атмосферу, преобразовывать его, транспортировать и в конечном итоге возвращать в землю. Это было бы настоящее путешествие туда и обратно.

Индустрия CCS и в самом деле по масштабам должна быть сродни существующей энергетической индустрии. Если бы всего 60 % углекислого газа, выбрасываемого сегодняшними угольными электростанциями в США, улавливалось и сжималось до жидкого состояния, транспортировалось и закачивалось в хранилище, мы бы ежедневно имели дело с объемом жидкости, эквивалентным 19 млн баррелей нефти, потребляемым США в день. А ведь на создание существующей нефтяной системы понадобилось 150 лет и триллионы долларов.

Углекислый газ является естественным для природы продуктом, но в очень больших концентрациях он опасен. Ученые сходятся во мнении, что углекислый газ можно хранить практически без утечек. Однако в отчете Массачусетского технологического института говорится: «На подготовку к успешному, масштабному внедрению [CCS] потребуются многие годы». Что будет, если произойдет утечка? Кто должен заниматься ликвидацией ее последствий? Кто будет нести ответственность за нее? В самом деле, кто собственник углекислого газа? Кто будет осуществлять контроль за ним и каким образом? Какой будет реакция людей, живущих над хранилищем? Кто будет заниматься разработкой необходимых законодательных и нормативных актов? И, что самое важное, достаточно ли заручиться согласием общественности, чтобы создать огромную систему CCS и эксплуатировать ее?⁷

И, конечно же, возникает вопрос стоимости. По оценкам специалистов на основе экспериментальных проектов, в результате внедрения CCS цена электроэнергии, вырабатываемой угольными электростанциями, вырастет на 80–100 %. Для того чтобы электроэнергия, производимая угольными электростанциями с CCS, стала экономически выгодной, необходимо существенно повысить стоимость электроэнергии на традиционных угольных электростанциях путем введения квот на выбросы углекислого газа или налога на них.

На сегодняшний день нет ничего похожего на готовую систему сокращения выбросов углекислого газа. Вместе с тем уже реализуется ряд пилотных проектов по внедрению CCS на действующих угольных электростанциях. Чтобы поставить CCS на коммерческие рельсы, понадобится несколько миллиардов долларов на научно-исследовательские работы, ряд масштабных демонстрационных проектов и не менее полутора десятков лет⁸.

До того времени потребность в инновациях, которые позволят повысить экологическую чистоту угля, будет весьма высокой. Возможно, появятся какие-то другие технологии, найдутся иные решения проблемы выбросов углекислого газа, менее затратные и менее сложные. Или же будут найдены способы преобразования продуктов сжигания угля в нечто ценное, иными словами, преобразования углекислого газа из проблемы в полезный товар. Стимул для этого определенно есть.

В сегодняшнем мире, осознающем серьезность проблемы выбросов углекислого газа, важнейшими преимуществами атомной энергии являются не только традиционные диверсификация структуры источников энергии и самодостаточность. Это еще единственный доступный сегодня масштабный, общепризнанный, готовый к немедленному развертыванию источник электроэнергии, который не выделяет углекислый газ.

Атомная энергетика по-прежнему дает около 20 % электроэнергии, производимой в США, как и в 1980-х гг. Но как это стало возможным? Ведь потребление электроэнергии в США с 1980 г. практически удвоилось, а новые атомные электростанции за прошедшие три десятилетия в эксплуатацию не вводились, да и количество действующих энергоблоков по сравнению с серединой 1980-х гг. практически не изменилось. Благодаря чему доля атомной энергии осталась неизменной?

Прежде всего, благодаря кардинальному повышению эксплуатационной эффективности. В середине 1980-х гг. из-за разного рода эксплуатационных проблем АЭС часто приходилось отключать от энергосистемы, а потому в среднем в течение года они работали всего на 55 % от своей проектной мощности. Сегодня в результате накопленного за несколько десятилетий опыта и постоянного внимания к эксплуатационным качествам – в том числе в результате использования знаний и опыта бывших членов подразделения Риковера, – атомные электростанции в США дают более 90 % проектной мощности. Такое повышение эффективности настолько значительно по своему воздействию, что его можно рассматривать как новый источник электроэнергии. Это равносильно удвоению числа атомных электростанций, хотя ни одной новой АЭС в эксплуатацию введено не было.

Помимо существенного улучшения эксплуатационных и экономических показателей, атомная энергетика в США получила еще один импульс, без которого она, скорее всего, стала бы угасать. Новая атомная электростанция должна получить лицензию на эксплуатацию. Процесс получения лицензии, включающий подачу заявки, проверку АЭС на соответствие нормам и устранение замечаний, мог растягиваться на годы. (Расходы, связанные с подачей заявки на лицензию для новой АЭС, сегодня оцениваются в полмиллиарда долларов.) Срок действия лицензий на эксплуатацию, которые выдавала Комиссия по регулированию атомной энергетики (NRC) (а также ее предшественница, Комиссия по атомной энергии), составлял 40 лет. Такой срок был установлен, согласно NRC, «исходя из экономических и антимонопольных соображений, а не технических ограничений». Ситуация в конце этого 40-летнего срока, какой бы она ни оказалась, должна была стать поворотным пунктом для атомной энергетики и определить ее будущее в США. Но есть ли шансы сделать это своевременно?⁹ Поддерживая идею продления срока лицензий, NRC развернула инициативу по обновлению системы обеспечения безопасности индустрии с использованием новых средств и возможностей.

На сегодняшний день NRC продлила срок действия лицензий на эксплуатацию почти половины из 104 коммерческих реакторов в США. Если бы лицензии не были продлены, в США сегодня уже шел бы процесс закрытия атомных электростанций. Но даже если все выданные лицензии будут продлены, вопрос сохранения доли атомной энергии в выработке электричества на 20 %-ном уровне по-прежнему остается актуальным, принимая во внимание рост потребления электроэнергии в будущем. Отчасти это позволит сделать увеличение мощности действующих электростанций. Но без новых АЭС не обойтись¹⁰.

В феврале 2010 г. администрация президента Обамы предоставила государственные гарантии по кредитам компании Southern Company и ее партнером, взятым для строительства двух новых атомных электростанций в США, в штате Джорджия, первых за последние десятилетия. «Мы придадим новый импульс развитию атомной индустрии в стране», – пообещал советник президента США по вопросам энергетики. Первые шесть проектов также могут получить несколько сотен миллионов долларов из федерального бюджета в качестве компенсации за «проблемы в процессе получения разрешений» или судебные разбирательства. Это новшество должно свести к минимуму расходы компаний, обусловленные затягиванием на десятилетия процесса согласования и судебных разбирательств. По сути, федеральное правительство таким образом страхует разработчиков от действий государственных органов, которые приводят к чрезмерным и дорогостоящим задержкам¹¹.

Эта политика открыла перспективы для атомной энергетики в США. Поступили предложения о строительстве в общей сложности 30 реакторов, причем в 20 случаях были указаны конкретное место и тип реактора. Впрочем, большинство из предложений так и остались на бумаге из-за по-прежнему непростой регуляторной среды и высоких затрат.

Важным отличием новых проектов является включение в конструкцию большего количества пассивных элементов безопасности. Другим отличием является стандартизация конструкций реакторов, позволяющая снизить стоимость и обеспечить соблюдение требований регулирования.

Одним из решений этой проблемы может быть новый ряд малых и средних реакторов (SMR). Благодаря небольшим размерам их проще устанавливать, а использование модульных элементов уменьшает затраты и время строительства. Идея заключается в получении экономии от масштаба, а не от размеров, как раньше, т. е. в серийном производстве модульных SMR. SMR должны снизить финансовые риски и сложность разработки и строительства характерные для крупных реакторов¹². Однако для технической реализации SMR и обеспечения их экономической жизнеспособности, скорее всего, понадобятся годы.

Вечной проблемой атомной энергетики является захоронение ядерных отходов в конце топливного цикла. В США создание глубокого подземного могильника в горе Юкка, штат Невада, несмотря на многомиллиардные затраты и более чем два десятилетия исследований (проект был запущен в 1987 г.), зашло в тупик. В 2010 г. администрация Обамы объявила о сворачивании проекта «Гора Юкка». Во Франции отработавшее ядерное топливо перерабатывается – из отходов извлекаются уран и плутоний, которые можно использовать повторно. Остатки, представляющие собой высокоактивные ядерные отходы, остекловываются (по сути, превращаются в стекло), направляются в хранилище, а затем на захоронение.

Проблема ядерных отходов долгие годы представлялась в США практически неразрешимой, по крайней мере на политическом уровне. Но если рассматривать ее в сравнении, то она будет выглядеть несколько иначе. Количество ядерных отходов, которое требует захоронения, составляет лишь малую долю количества углекислого газа, который необходимо улавливать и закачивать под землю в рамках крупномасштабной программы. Ядерные отходы, получаемые на всех атомных электростанциях страны за год, поместятся на одном-единственном футбольном поле (толщина их слоя при этом составит около 9 м). А вот для годового количества углекислого газа от единственной угольной электростанции в жидком состоянии понадобится около 600 футбольных полей.

Кроме того, изменилось отношение к критерию, которому должен отвечать «глубокий геологический могильник», – 10 000 лет надежного хранения под землей. Он означает, что люди, живущие возле такого могильника, в течение 10 000 лет должны получать не более 15 миллибэр радиации в год, что эквивалентно облучению, которое человек получает за три трансконтинентальных перелета в оба конца. Но 10 000 лет – это очень много. Это на несколько тысяч лет больше, чем насчитывает история человеческой цивилизации.

Есть ли иной путь решения этой проблемы? Сегодня ядерные отходы в течение нескольких лет хранятся, охлаждаясь, в специальных бассейнах на территории электростанции. Специалисты сходятся во мнении, что предпочтительнее их хранить на специальных охраняемых объектах в бетонных контейнерах в течение 100 лет – за это время могут появиться более долгосрочные решения и, возможно, безопасные способы повторного использования отработавшего ядерного топлива.

Но проблема ядерных отходов связана с другой, более серьезной проблемой.

В октябре 2003 г. немецкое грузовое судно BBC China забрало груз в Дубае, Персидский залив, прошло через Ормузский пролив и направилось к Суэцкому каналу в сторону Средиземного моря к Триполи, столице Ливии, своему пункту назначения. Этот рейс представлялся совершенно рядовым. Но за судном внимательно следили. Когда оно находилось в Суэцком канале, капитану внезапно приказали изменить курс и следовать в порт на юге Италии. Там в ходе досмотра выяснилось, что судно тайно перевозило оборудование для создания атомной бомбы.

Это событие ускорило процесс, который начался несколькими месяцами ранее и который к концу 2003 г. позволил Ливии частично нормализовать отношения с США и Великобританией, а также реинтегрироваться в мировую экономику (пока в 2011 г. в стране не разразилась гражданская война). Ливия объявила о сворачивании своей программы по созданию оружия массового поражения, в частности ядерного оружия, и передала международному сообществу приобретенные ею оборудование и подробное руководство по созданию атомной бомбы. Она также выплатила компенсации семьям погибших в авиакатастрофе над Локерби, Шотландия¹³.

Рукописные пометки на страницах руководства не оставляли сомнений в происхождении ядерного ноу-хау. Все необходимое для создания ядерного оружия Ливии пообещала предоставить за $100 млн сеть под руководством Кадир Хана. Хан, почитаемый в Пакистане как отец атомной бомбы и национальный герой, во время работы в голландской компании выкрал чертежи центрифуг. По возвращении в Пакистан он организовал приобретение на сером рынке оборудования и недостающего ноу-хау, что позволило Пакистану в 1998 г. провести первое испытание атомного оружия и стать ядерной державой. Впоследствии Хан стал главным мировым «серийным распространителем» ядерного оружия – его сеть могла продать технологию создания ядерного оружия любому, кто был готов заплатить требуемую сумму. Именно международная сеть Хана помогла Ирану и Северной Корее добиться существенного прогресса в ядерных разработках. Сеть Хана открыто рекламировала свои возможности на симпозиумах в Исламабаде и даже выступала в качестве участника на международных выставках вооружений и военной техники.

После перехвата BBC China правительство Пакистана поспешило дистанцироваться от Хана. Его арестовали и заставили выступить на телевидении с извинениями. «Мне больно сознавать, оглядываясь назад, что достижения всей моей жизни, заключавшиеся в обеспечении национальной безопасности моей страны, могли быть поставлены под угрозу из-за моей деятельности, которая имела честные намерения, но строилась на ошибочных суждениях», – сказал он. Его поместили под домашний арест, но через несколько лет помиловали¹⁴.

Дух Хана и сегодня витает над глобальной ядерной экономикой. Потому как Хан наглядно продемонстрировал не только то, что существует скрытый глобальный рынок технологий создания ядерного оружия, но и то, что развитие атомной энергетики может быть механизмом и удобным прикрытием для разработки ядерного оружия.

Что касается распространения, то атомная энергетика может служить мостиком к ядерному оружию в двух ключевых точках. Первая – это процесс обогащения, позволяющий при помощи центрифуг довести в топливе концентрацию изотопа U-235 до 90 %, необходимых для создания атомной бомбы. Именно по этому пути, похоже, идет Иран. Вторая точка – это переработка отработавшего топлива. Она позволяет существенно уменьшить количество высокоактивных отходов, которые подлежат захоронению. В ходе переработки из отработавшего топлива извлекают плутоний, который можно повторно использовать в качестве топлива в реакторах. Но плутоний также является оружейным материалом, т. е. его можно использовать для создания ядерного устройства, что и сделала Индия в 1970-х гг. Помимо прочего его могут выкрасть те, кто хочет создать свою атомную бомбу.

Веским аргументом в пользу переработки является то, что она делает возможным дальнейшее использование имеющегося урана, тем самым увеличивая запасы топлива. Аргументом против переработки является то, что она повышает угрозу распространения ядерного оружия и терроризма. Эта угроза – серьезный аргумент в пользу отказа от переработки и в пользу хранения отработавшего топлива во временном хранилище, пока не будут найдены приемлемые технологические решения. К тому же природный уран не является дефицитным.

Распространение атомной энергетики в мире требует ужесточения режима нераспространения ядерного оружия. Договор о нераспространении ядерного оружия, инициированный Международным агентством по атомной энергии, опирается на меры безопасности и инспекции, но, как показывает ситуация вокруг иранской ядерной программы, систему необходимо совершенствовать. Вместе с тем очевидно и то, что выработать новый режим весьма непросто.

Обеспечение безопасности всегда будет вопросом первостепенной важности. Политики отдают себе отчет в том, что авария на атомной электростанции в какой-либо стране или проникновение террористов на АЭС может снова вызвать волну протестов со стороны общественности и замедлить развитие атомной энергетики. В ядерных реакторах последнего поколения безопасность обеспечивается за счет упрощения конструкции и использования пассивных элементов безопасности. Эти реакторы также снижают угрозу распространения ядерного оружия и уменьшают количество отработавшего топлива, которое необходимо хранить. Реакторы следующего поколения будут в этом плане еще более совершенными.

Сегодня атомная энергетика дает 15 % всего электричества, производимого в мире. С начала нынешнего столетия созданы значительные генерирующие мощности, но не в США и не в странах Европы. С 2000 по 2010 г. в эксплуатацию введено 39 атомных электростанций по большей части в странах Азии. Примерно три четверти из 61 строящегося сейчас энергоблока приходится всего на четыре страны – Китай, Индию, Южную Корею и Россию. Китай планирует к 2020 г. вчетверо увеличить свои атомные генерирующие мощности и догнать по количеству АЭС США. Индия и Южная Корея также планируют развивать атомную энергетику быстрыми темпами¹⁵. Планы в отношении атомной энергетики имеют и другие страны. Объединенные Арабские Эмираты, столкнувшись с быстрым ростом потребления электроэнергии в условиях недостатка природного газа для производства электроэнергии, заключили с южнокорейским консорциумом контракт на строительство четырех ядерных реакторов на сумму $20 млрд. В ОАЭ рассчитывают, что эти реакторы будут введены в эксплуатацию в 2017 г.¹⁶

Это глобальное развитие атомной энергетики получило название «ядерный ренессанс». Даже в Европе движение зеленых, которое успешно блокировало развитие атомной энергетики со времен Чернобыля, похоже, начало ослабевать. Финляндия сегодня строит новый реактор, пятый по счету, на острове в Балтийском море. В Великобритании в связи с изменением климата и снижением объемов добычи природного газа в Северном море обсуждается возможность строительства до 10 новых атомных электростанций. Коалиционное правительство, возглавляемое консерватором Дэвидом Кэмероном, подтвердило свою приверженность идее развития атомной энергетики, несмотря на протесты либерал-демократов, младшего партнера по коалиции, имеющих «зеленую» ориентацию. В Швеции, согласно опросам общественного мнения, углекислый газ сегодня считается большей угрозой, чем радиоактивные отходы. Швеция закрыла две атомных электростанции, но 10 по-прежнему работают – более того, уже реализуется проект по увеличению мощности действующих АЭС. Хотя формально «выведение из эксплуатации» по-прежнему находится в повестке дня, в действительности это вряд ли произойдет. Как сказал один шведский высокопоставленный чиновник, «выведение из эксплуатации все еще является государственной политикой». «Но, – добавил он, – вероятность выведения из эксплуатации каких-либо еще АЭС очень невелика»¹⁷.

Даже Германия, казалось, была готова изменить свою позицию. В 1999 г. правящая коалиция, сформированная социал-демократами и зелеными, приняла решение «постепенно закрыть» 17 действующих реакторов страны, которые на сегодняшний день дают более четверти производимой в стране электроэнергии. Однако канцлер Ангела Меркель, христианский демократ, высказалась в поддержку развития атомной энергетики, назвав решение о постепенной остановке реакторов «абсолютно неверным»¹⁸.

Франция сегодня строит новый крупный реактор. В этой стране сосредоточено около половины всех атомных генерирующих мощностей Европы. Как оказалось, при определенных обстоятельствах атомная энергия – слишком выгодный вариант, чтобы от него отказываться. В Италии, как и в Германии, действует мораторий на строительство новых атомных электростанций. Тем не менее обе страны импортируют значительное количество электроэнергии, производимой АЭС, из Франции, крупнейшего экспортера электроэнергии в мире¹⁹.

Помимо Франции от атомной энергии не отказалась еще одна страна «большой семерки» – Япония. По ее планам к 2030 г. на АЭС должна вырабатываться половина всей производимой электроэнергии.

Эта приверженность тоже была составной частью ядерного ренессанса.

Но затем произошло землетрясение. Столкновение двух тектонических плит неподалеку от побережья Японии 11 марта 2011 г. привело к самому сильному землетрясению, когда-либо зарегистрированному в Японии, и разрушительному цунами. Гигантская волна смыла защитные сооружения и накрыла северо-восточное побережье Японии, вызвав многочисленные человеческие жертвы.

Четырьмя десятилетиями ранее, когда АЭС «Фукусима-Дайити» вводилась в эксплуатацию, никто не предполагал, что на Японию может обрушиться такая огромная волна. Землетрясение практически не причинило электростанции вреда. При первых подземных толчках реакторы автоматически остановились – как и должны были. Но из-за землетрясения вышла из строя система электроснабжения АЭС, вследствие чего возникла опасная ситуация под названием «обесточивание электростанции». После этого должна была автоматически включиться резервная система электроснабжения, но поскольку высота цунами значительно превышала высоту волнозащитной стены, электростанцию, в том числе резервный генератор, затопило. Это означало отсутствие освещения в диспетчерском зале, отсутствие показаний на датчиках, невозможность управлять оборудованием, но главное – невозможность запустить насосы, подававшие воду в реакторы.

Резервная система электроснабжения – это необходимая мера безопасности. Когда в 2005 г. из-за ураганов «Катрина» и «Рита» все побережье Мексиканского залива оказалось обесточенным, резервные дизель-генераторы поддерживали атомные электростанции в рабочем состоянии до восстановления внешнего электроснабжения. Но в Японии после цунами из-за неработающих насосов реакторы перестали получать столь необходимый им теплоноситель, который отводит тепло из активной зоны.

Потеря теплоносителя привела к аварийной ситуации на АЭС «Фукусима-Дайити», которая развивалась в течение нескольких недель: взрывы водорода, разрушение защитных оболочек реакторов, выход радиации в окружающую среду, пожары, а главное, частичное расплавление активных зон реакторов. Облаченные в защитные костюмы работники АЭС при свете ручных фонарей с риском для жизни восстанавливали подачу воды в реакторы, откачивали радиоактивную воду, чинили резервный генератор и восстанавливали работу системы управления. Тысячи жителей прилегающих районов были эвакуированы. Изначально аварии был присвоен четвертый уровень опасности, но позже он был повышен до пятого, а затем и до седьмого, наивысшего. Такой же уровень опасности был присвоен аварии на Чернобыльской АЭС четверть века назад, правда, радиоактивное загрязнение на АЭС Фукусима-Дайити оказалось гораздо менее серьезным. Тем не менее масштабы аварии были столь велики, что, по оценкам, на доведение реакторов до «холодного состояния» требовалось от шести до девяти месяцев. Но лишь в апреле 2012 г. Tokyo Electric официально объявила о том, что было очевидным – реакторы получили такие серьезные повреждения, что не подлежали восстановлению.

Эта авария поставила под угрозу перспективы атомной энергетики в мире. Строительные конструкции электростанции во время землетрясения существенных повреждений не получили. Авария стала следствием стихийного бедствия, а также ошибок при защите объекта от морской воды, при выборе места расположения резервной системы электроснабжения и при оценке возможной высоты цунами. Если бы электростанцию не затопило, аварии, скорее всего, не произошло бы. Помимо этого, японские власти оказались не готовы к ликвидации последствий ядерной аварии.

Летом 2012 г. в независимом докладе, подготовленном для японского парламента, был представлен критический анализ произошедшего. Его авторы пришли к выводу, что «катастрофа была техногенной» и стала результатом самоуспокоенности, усугубленной слишком тесными связями регуляторов, компании и политиков. В основе всего этого лежала «культура», не позволявшая признавать, обсуждать и готовиться к маловероятной, но чрезвычайно масштабной и опасной аварии. Как следствие, «многие возможности по ее предотвращению» не были использованы, а «существующие меры» оказались «совершенно недостаточными». Руководство атомной отраслью в Японии также не извлекло уроки из «аварий на АЭС Three Mile Island и в Чернобыле». (Некоторые из этих уроков были отмечены в упомянутом выше письме адмирала Риковера президенту Картеру в 1979 г. после аварии на АЭС Three Mile Island.) В докладе подчеркивалась необходимость создания нового регулирующего агентства, независимого от департамента атомной энергетики правительства, как ключевой элемент «фундаментального реформирования» отрасли²⁰.

То, что такая авария произошла, а также сложности и время, понадобившееся, чтобы взять ситуацию под контроль, серьезно пошатнули уверенность политиков и общественности по всему миру, которая существенно выросла за четверть века после Чернобыля.

По оценкам, Японии на полную ликвидацию последствий землетрясения и цунами потребуется несколько сотен миллиардов долларов. Такого ущерба от стихийного бедствия мировая история еще не знала. Доверие к атомной индустрии было серьезно подорвано, как и доверие к государственной системе. Спустя год после аварии все 54 японских АЭС были остановлены, по большей части с целью проверки состояния. Однако массовое противодействие не позволило нормально ввести их в эксплуатацию. Правительство, обеспокоенное потерей около 30 % электрогенерирующих мощностей, пытается восстановить работу некоторых АЭС. С идеей вырабатывать на АЭС 50 % электроэнергии пришлось распрощаться. Будущее атомной энергетики в Японии остается очень неопределенным. Сразу после аварии страна значительно увеличила импорт СПГ и нефти для восполнения дефицита электроэнергии. Кроме того, она сделала еще больший акцент на повышении энергоэффективности и возобновляемые источники энергии, в частности на солнечную и геотермальную энергию, а также на научно-исследовательские работы.

Больше всего изменилась ситуация в Германии. На четвертый день после аварии канцлер Меркель заявила об отказе от использования атомной энергии. Она распорядилась закрыть семь атомных электростанций (по крайней мере, временно) и сказала, что больше не поддерживает идею продления срока службы действующих АЭС. Авария в Японии «изменила в Германии все», подчеркнула она. «Мы хотим как можно быстрее отказаться от атомной энергии и перейти на возобновляемые источники при производстве электроэнергии»²¹. Несколько недель спустя ее правительство приняло постановление о закрытии всех атомных электростанций страны к 2022 г.

Европейский союз выступил с призывом провести «стресс-тестирование» всех ядерных реакторов. Реакция других стран была более сдержанной. Так, Великобритания заявила, что она не будет сворачивать работы по строительству новых атомных электростанций. Франция подтвердила свою приверженность атомной энергии, но распорядилась провести проверку безопасности на всех АЭС.

В мире наиболее активно развивает атомную энергетику Китай. После аварии в Японии Пекин укрепил позиции центрального правительства в сфере контроля за развитием атомной энергетики. Пекин уже давно беспокоили темпы строительства АЭС в провинциях. Переход контроля к центру, скорее всего, приведет к строительству в основном АЭС третьего поколения, имеющих большее число встроенных систем безопасности. Однако Китай вряд ли откажется от своих планов построить 40–50 новых атомных электростанций к 2020 г., что позволит ему догнать США по числу АЭС.

В США Комиссия по регулированию атомной энергетики начала проверку безопасности атомных электростанций страны. Вместе с тем спустя всего несколько недель после аварии NRC продлила лицензию для одной из АЭС и дала «добро» на следующий этап строительства новых энергоблоков. Администрация Обамы заявила, что она и далее будет поддерживать атомную энергетику, а уроки, вынесенные из аварии в Японии, найдут свое отражение в регулировании. Однако без снижения стоимости и создания более совершенных конструкций новые атомные станции вряд ли будут строиться в США²².

«Фукусима-Дайити» снова продемонстрировала, какое влияние авария на АЭС может оказать на политиков и общественность по всему миру. И хотя она не остановила развитие атомной энергетики, «ядерный ренессанс» закончился. Одним из ее последствий является смещение акцента при проектировании новых АЭС на более совершенные конструкции с пассивными элементами безопасности, например на обеспечение охлаждения активной зоны в аварийной ситуации без резервных дизель-генераторов. Все больше внимания уделяется разработке небольших модульных атомных реакторов. Во многих странах атомная энергия по-прежнему будет частью структуры источников энергии по целому ряду причин – отсутствие выбросов углекислого газа, энергетическая независимость, потребность в электроэнергии для покрытия базисной нагрузки, необходимость обеспечения бесперебойного электроснабжения. Значение имеют и экономические соображения. В США, например, еще до «Фукусимы» конкурентоспособность атомной энергетики ставилась под вопрос. Причиной был взрывной рост добычи недорогого нетрадиционного природного газа.

Прорывы в области нетрадиционного газа – в особенности сланцевый бум – позволяют надеяться, что скоро на рынке появится очень много относительно дешевого газа. Это меняет ситуацию и расчеты в электроэнергетике. Джон Роу – генеральный директор Exelon, компании, которая владеет наибольшим числом АЭС в стране. Это в его расчеты вмешалось появление сланцевого газа. «Недорогой природный газ дает более дешевую, экологически чистую электроэнергию, – отметил он. – Ставить против дешевого газа было бы неразумно». Изменение во взглядах и в ожиданиях может привести к появлению значительных газовых генерирующих мощностей в Северной Америке. В Европе рынок природного газа сжимается под давлением возобновляемых источников энергии. Китай наращивает использование природного газа в сфере генерирования электроэнергии с целью снижения загрязнения окружающей среды²³.

В Северной Америке сегодня появление нетрадиционного газа сулит низкие цены и избыточное предложение на многие десятилетия или даже столетие. В отличие от ситуации десятилетие назад сегодня нам приходится решать проблему выбросов углекислого газа. Природный газ также обрел новую роль – роль заменителя возобновляемых источников энергии, которые доступны далеко не всегда. Газовые генерирующие мощности могут задействоваться, когда стихает ветер или когда солнце скрывается за тучами.

По перечисленным выше причинам доля природного газа в выработке электроэнергии неизбежно будет расти. А есть ли возможность перейти на строительство только газовых электростанций? Это маловероятно. Энергокомпания, проектируя электростанцию, ориентируется на долгосрочную перспективу из-за больших капитальных затрат и значительного срока службы электростанции возводимой сегодня. Делать ставку на один вид топлива слишком рискованно, ведь технологии, ожидаемые расходы на топливо, законодательство, общественное мнение и уровень рисков в любой момент могут измениться. Основная стратегия, позволяющая защититься от неопределенности и неожиданных изменений, – это диверсификация. К тому же при сжигании природного газа все равно выделяется углекислый газ, пусть и в меньших количествах, чем при сжигании угля. Перейдя на природный газ, можно существенно снизить выбросы углекислого газа в кратко– и среднесрочной перспективе, но через пару десятилетий с ужесточением норм выбросов углекислого газа эта проблема снова может вернуться, если только технология улавливания и захоронения углекислого газа не окажется эффективной для природного газа.

Для электроэнергетической индустрии еще долго будет актуален вопрос, что следует строить, а что следует закрывать – иными словами, вопрос выбора топлива.

Но выбор топлива будет осуществляться с учетом не только энергетических соображений, но и того, чему сегодня уделяется повышенное внимание, – проблемы изменения климата. Может показаться, что обеспокоенность в связи с изменением климата – веяние новое. На самом деле наблюдение за атмосферой и атмосферными процессами ведется уже долгое время.