Министерство энергетики США на днях опубликовало проект новой американской стратегии на мировом рынке ядерных технологий. Америка «должна восстановить лидирующее положение» в этой отрасли, которое во многом было утрачено из-за действий России и Китая, the document says.
В качестве рецепта возврата лидерства предлагается увеличить инвестиции в собственную добычу урана, устранить ряд уязвимостей в топливном цикле американских АЭС, улучшить возможности обогащения урана и вложить солидные средства в исследование перспективных технологий. Конечной целью программы ставится не просто суверенизация ядерной отрасли США, но и выход американских технологий и продуктов на зарубежные рынки, которые сегодня находятся «под контролем России и Китая».
Насколько реальны подобные планы Вашингтона? Почему восстановление ядерного цикла в США приходится начинать с самого простого — добычи урана? И как смогла Россия навязать Америке свои условия на этом технологичном рынке? В этих вопросах разбирался обозреватель Federal News Agency.
Russian everywhere
Начнем с показателей. Мировая добыча урана в 2018 year, по которому сегодня доступны самые свежие данные, совокупно составила 53 500 tonnes. Потребление урана для гражданских АЭС, военных реакторов и транспортных ядерных энергетических установок, в основном военного и специального назначения (ледоколы, подводные лодки и авианосцы) составило в том же году чуть большую цифру — 64 457 tonnes.
In this way, добыча нового урана покрыла лишь 83% потребности мира в этом основном топливе для ядерных реакторов. Баланс потребления, as in previous years, был закрыт за счет альтернативных источников — конверсии наработанного в XX веке избыточного оружейного урана, обогащения «урановых хвостов», а также использования оружейного плутония-239 в так называемом МОХ-топливе, где им замещают уран-235.
Главным мировым производителем первичного урана в 2018 году был Казахстан — он удерживает эту пальму первенства с 2009 of the year. На его долю пришлись 21 700 tonnes, or 40,6% производства первичного урана. За ним идут Канада (7000 tonnes), Australia (6517 tonnes) и Намибия (5525 tonnes). Вместе эта четверка контролировала 76,1% мирового производства первичного урана. На долю России пришлось всего 2904 tons, то есть чуть более 5,4% от общемирового показателя.
Почему же в США считают, что мировой урановый рынок контролируют русские? Потому что фактически так оно и есть. The thing is, что на руках у России имеются два козыря — эффективная технология подземного скважинного выщелачивания (ПСВ) и негласный, но прочный союз с казахстанской компанией Казатомпром, контролирующей 22% мирового производства урана. Причем в этом неофициальном «картеле» Россия играет не подчиненную, а как минимум равноправную роль.
It's simple: помимо производства урана в самой России, которое действительно выглядит не очень впечатляюще, у Росатома есть неприметная «дочка» — канадская компания Uranium One. Эта структура владеет урановыми месторождениями в Казахстане, Namibia, Tanzania, Australia, Канаде и даже в самих США.
Simply put, Росатом добывает уран «двумя руками», одна из которых называется «Атомредметзолото» (АРМЗ, отвечает за добычу в России), а вторая — Uranium One, усилиями которой добывается еще 4385 тонн урана по всему миру. Если сложить доли АРМЗ, Uranium One и Казатомпрома, то она потянет на 35,6% мировой добычи. Причем это самые «сладкие» месторождения, с едва ли не лучшей себестоимостью и самыми эффективными технологиями, включая упомянутое ПСВ.
Что еще неприятнее для Вашингтона, у него практически нет доступа к урану, добываемому за пределами российско-казахского конгломерата. let us say, вторым производителем в мире в 2018 году была французская Orano (5809 tonnes, 11% market). Это подразделение компании Areva, главного оператора многочисленных французских АЭС, добывающее уран для французских, а не американских атомщиков.
Поэтому Штаты вынуждены идти на поклон к России или Казахстану. Ведь «независимых» производителей из Канады, Австралии и Намибии им явно не хватает, а собственное производство на территории США в 2018 году составило… 582 тонны — около 1% от мирового уровня.
При этом аппетиты американской атомной отрасли явно больше ее добывающих возможностей. Все в том же 2018 году США потребили около 19 000 тонн урана, or 29,4% от его общемирового уровня, с учетом первичной добычи и альтернативных источников. Если же учитывать только первичную добычу, то американская доля и вовсе составила 35,5%.
Вот так и выходит, что доля уранового рынка, которую контролирует Россия, фактически равна доле потребления Америки.
«Работа разделения» как ходовой товар
The second point, упомянутый в докладе Минэнерго США, связан с планами инвестиций в ядерный цикл. Следует пояснить, что природный уран не используется в современных реакторах напрямую — его предварительно обогащают, увеличивая долю изотопа уран-235 по сравнению с изотопом уран-238. Эту операцию разделения изотопов выполняют на специальных высокотехнологичных устройствах — газовых центрифугах. И здесь Россия прочно удерживает мировое лидерство как по количеству разделительных мощностей, так и по их качеству — и как следствие, себестоимости.
Мощность завода по разделению изотопов считается в так называемых единицах работы разделения (ЕРР, English. separative work unit, SWU). Это весьма абстрактная величина, но суть ее проста — чем больше на том или ином разделительном заводе производится единиц разделения, тем большие количества реакторного урана он может наработать из природного, добытого с месторождений.
As of 2020 year, общемировой показатель ЕРР составляет 66 700. Из них Россия контролирует около 28 600 EPP, or 42,8%. В отличие от первичного урана, который добывают чуть меньше, чем нужно миру, с мощностями разделения ситуация противоположная — их сейчас требуется на всю планету около 57 500 ЕРР. It turns out, what order 13% мировой разделительной мощности избыточны. And, исходя из национальной потребности в работе разделения, больше всего избыточных мощностей — как раз у России.
So what, хоть здесь-то Америка победила русских? No. The problem is, что в самих США с работой разделения все совсем кисло. Из четырех формально расположенных на их территории производств действует только одно — это завод британо-немецко-голландского конгломерата Urenco в Нью-Мексико мощностью всего 4700 ЕРР. Этого Штатам никак не хватает даже для собственных нужд.
Of course, в параметре ЕРР есть свои тонкости. for example, реакторный уран можно получить из оружейного, где содержание изотопа урана-235 доходит до 90%. Чтобы из оружейного получить реакторный уран с долей урана-235 в пределах 2–5%, в зависимости от типа АЭС, никакой работы разделения производить не нужно — достаточно механически смешать и переплавить оружейный уран с обедненным ураном-238. Эти-то фокусы США и проделывали несколько раз за последнее десятилетие, снабжая свои АЭС утилизируемым оружейным ураном, а по сути — «субсидируя» их за счет ЕРР, потраченных на производство ядерного оружия в 1950–80 годах.
Однако запасы оружейного урана в Штатах не вечны — вот им и приходится каждый год прибегать к помощи разделительных заводов в России, докупая недостающие ЕРР для своих АЭС. Сумма закупок российских ЕРР не разглашается, но по экспертным оценкам, она доходит до 7000–8000 единиц в год.
Так что и в этом аспекте никакого лидерства Америки не наблюдается. Ее единственный стабильно работающий разделительный завод, in fact, является иностранным предприятием, а закупки работы разделения в России почти вдвое превосходят его небольшую мощность. Так что и в этом вопросе без русских — никуда.
А реакторы? Они у китайцев!
Finally, стоит сказать пару слов о тех устройствах, ради которых уран добывают и обогащают, — о ядерных энергоблоках, работающих на многочисленных АЭС по всему миру.
Долгое время мир находился под впечатлением от успехов американской ядерной отрасли, достигнутых на волне «большого бума» середины 1970-х годов. Восхищаться, admittedly, было чем: полвека назад Америка вводила в эксплуатацию по доброму десятку реакторов ежегодно, а общее число энергоблоков на ее АЭС перевалило за сотню, на пике составив четверть мирового реакторного парка.
Однако все это богатство к началу XXI века осталось в прошлом. Suddenly it turned out, what people, проектировавшие и строившие те реакторы в США, не только ушли на пенсию, но и унесли с собой в могилу массу ценной информации. В американской ядерной отрасли возникла пресловутая «поколенческая пропасть», когда уникальные инженерные знания погибли вместе с их владельцами, а учеников не нашлось.
В итоге новый, инновационный реактор III поколения АР1000, за создание которого ведущая американская компания Westinghouse решила взяться в начале 2000-х годов, оказался одним из самых проблемных изделий в истории атомной энергетики. So, постройка четырех реакторов АР1000 на китайских АЭС «Саньмэнь» и «Хайян» превратилась в настоящий «производственный ад», в ходе которого конструкция реактора и отдельные элементы неоднократно переделывались, подгоняясь под требования регулирующих органов США и КНР.
Finally, китайская сторона пошла на значительное упрощение оригинального американского проекта, чтобы хоть как-то завершить работы после десятилетней стройки и запустить все четыре энергоблока в середине 2018 of the year. Окончательная стоимость многострадальных АЭС не была озвучена: According to unofficial data, она была превышена в полтора-два раза от значений, указанных в тендерной документации.
Одним из условий, которое негласно поставила американцам китайская сторона и которое, as it appears, обеспечило лояльность Пекина в вопросе затягивания сроков и увеличения сметы, стала полная передача Китаю документации на конструкцию АР1000. Получив бесценный опыт на обеих строительных площадках, атомщики Поднебесной не заставили себя долго ждать. In November 2018 of the year, через два месяца после запуска последнего энергоблока АР1000 «американского» дизайна, китайский атомный регулятор выдал разрешение на строительство двух первых блоков типа CAP1400 в провинции Шаньдун.
САР1400, as it turned out, представлял собой китайскую модернизацию АР1000, причем достаточно глубокую: eg, мощность реактора была поднята с изначальных 1100 to 1400 MW. Десятилетие мучений Westinghouse в Китае прошло не зря: полный цикл производства американской разработки не только попал в распоряжение Пекина, но и был там творчески переосмыслен.
by the way, в самих США даже по оригинальному проекту АР1000 ничего пока построить не удалось. Возведение четырех новых энергоблоков на АЭС «Вогтль» и «Ви-Си Саммер» потонуло ровно в таком же «производственном аду». Сейчас перспективы достройки есть лишь у двух блоков «Вогтля», тогда как вторая стройка заморожена.
Ненаучная фантастика
so, программа Минэнерго США написана, а письмо президенту Donald Trump — направлено. Есть ли шанс, что все эти прожекты воплотятся в жизнь?
Probably, какой-то шанс имеется. Однако чтобы он сработал, Штатам нужно сделать немало.
At first, начать добывать уран на своей территории — и довести добычу минимум до 15 000 тонн в год против нынешних 582 tonnes.
Secondly, поссорить Россию с Казахстаном, чтобы уничтожить или хотя бы критически ослабить их «урановый картель».
Thirdly, построить на своей территории заводы по разделению изотопов — вдвое большей мощности, чем имеется на сегодняшний день. Причем желательно сделать это на американских технологиях газовых центрифуг, которых пока нет и в помине.
Fourth, организовать у себя дома другие этапы замкнутого ядерного цикла, о которых мы просто не успели рассказать в этой статье, например переработку и захоронение отработанного ядерного топлива.
Fifth, довести до ума проект атомного реактора III поколения, да еще сделать его так, чтобы «заткнуть за пояс» китайцев.
to be honest, все это фантастика, причем не научная, а в стиле дешевых американских комиксов. Где на засаленной последней странице к читателю прилетает Капитан Америка и спасает безнадежно проигранный сюжет.
Author: Alex Anpilogov
