Атомная энергетика России

Для управления научными, инженерными, производственными, оружейными, энергетическими и транспортными активами, относящимися к атомной отрасли России, была создана государственная корпорация Росатом. Гражданские активы российской атомной отрасли сконцентрированы в рамках принадлежащего «Росатому» холдинга «Атомэнергопром». В «Атомэнергопром» входят:

• «Атомредметзолото» — корпорация, специализирующиеся на добыче урана и объединяющая горнорудные активы Росатома.
• «ТВЭЛ» — корпорация, объединяющая активы по фабрикации ядерного топлива, в том числе по обогащению урана. Экспортом топливной продукции занимается «Техснабэкспорт».
• «Атомэнергомаш» — машиностроительный дивизион «Атомэнергопрома».
• «Концерн Росэнергоатом» — управляющая компания российских АЭС.

Инжиниринговый дивизион Росатома объединяет ряд проектных организаций, специализирующихся на проектировании объектов атомной энергетики.

В 2016 году в российской атомной отрасли работало свыше 250 тыс. человек, на ~350 предприятиях (включая АЭС, машиностроительные, производственные и научные предприятия)[3][4].

Выработка электроэнергии на российских АЭС в 1970—2014 годах, млрд кВт•ч/год

На 1 января 2020 года суммарная установленная электрическая мощность атомных электростанций России составляет 12,31 % от установленной мощности электростанций энергосистемы[5], а доля атомной энергетики в общей выработке объединенных энергетических систем (ОЭС) России в 2020 году составила 20,28 %[6][7].

Регионально доля атомной энергогенерации распределяется следующим образом:

• в Европейской части России — 24,6 %
• в Азиатской части России — 0,42 %.

В том числе, доля атомной энергогенерации по регионам составляет[8]:

• в ОЭС Центра — 40,96 %
• в ОЭС Средней Волги — 27,9 %
• в ОЭС Северо-Запада — 34,5 %
• в ОЭС Юга — 28,1 %
• в ОЭС Урала — 3,4 %
• в ОЭС Сибири — 0,0 %
• в ОЭС Востока — 0,0 %
• в технологически изолированных энергосистемах — 0,4 %

КИУМ энергоблоков зависит от длительности топливного цикла. При 18-месячном топливном цикле (реакторы ВВЭР-1000/1200) КИУМ составляет от 90 до 100 %, при 12-месячном топливном цикле (реакторы РБМК-1000 и ВВЭР-440) КИУМ составляет от 70 % до 75 %, при 6-месячном топливном цикле (реакторы БН-600/800) КИУМ составляет 65 %.

После запуска второго энергоблока Ростовской АЭС в 2010 году, председатель правительства России В. В. Путин озвучил планы доведения атомной генерации в общем энергобалансе России с 16 до 20-30 %. Энергетическая стратегия России на период до 2030 года[27] предусматривает увеличение производства электроэнергии на атомных электростанциях до 356—437 ТВт•ч в год (в 2 раза относительно факта 2018 года).

В одном из цехов ОАО «Машиностроительный завод», Электросталь, Московская область. На сегодняшний день завод является одним из старейших предприятий атомной отрасли России и одним из крупнейших в мире производителей ядерного топлива.

По состоянию на 2004 год российские АЭС (установленная мощность 23,2 ГВт) потребляют около 3800 тонн природного урана в год. После обогащения получалось:

• 190 тонн урана, обогащенного до 4,3 % для 9 энергоблоков ВВЭР-1000,
• 60 тонн урана, обогащенного до 3,6 % для 6 энергоблоков ВВЭР-440,
• 350 тонн урана, обогащенного до 2,0 % для 11 энергоблоков РБМК,
• 6 тонн урана, обогащенного до 20 % для 1 БН-600

90 тонн урана, обогащенного до 2 % для энергоблоков РБМК, произведено в результате переработки отработавшего топлива реакторов БН, ВВЭР-440, морских и исследовательских реакторов[28].

В среднем, годовое потребление АЭС 180—190 тонн природного урана на 1 ГВт установленной электрической мощности. Таким образом, в 2019 году потребление российских АЭС составит ~5500 тонн в пересчете на природный уран.

Россия обладает разведанными запасами урановых руд, на 2006 год оцениваемыми в 615 тыс. тонн природного урана. Основные уранодобывающие мощности сосредоточены в Забайкальском крае и обслуживаются Приаргунским горно-химическим объединением, которое добывает около 3000 тонн урана в год, что составляет 93 % российской добычи природного урана и 1/3 потребности Росатома в урановом сырье.

Оператором Горнорудного холдинга в Росатоме является «Атомредметзолото» (АРМЗ). На конец 2017 года минерально-сырьевая база, контролируемая АРМЗ, составляет 523,9 тыс. тонн. Это второе место в мире среди уранодобывающих компаний[29]. Кроме этого, Росатом владеет иностранными месторождениями в Казахстане, США и Танзании. Они входят в холдинг Uranium One.

В России ведется переработка отработанного ядерного топлива[30][31]. Цель переработки достижение максимального энергетического потенциала природного ядерного топлива, минимизация и изоляция от биосферы продуктов деления. Для выполнения первой задачи из ОЯТ извлекается оставшийся уран и наработанный плутоний. Для выполнения второй задачи выделяются особо опасные нуклиды, подлежащие дальнейшей трансмутации в ядерных реакторах.

Первый завод по переработке ОЯТ РТ-1 заработал в 1977 году на ПО «Маяк»[30][32]. Он перерабатывал ОЯТ реакторов ВВЭР-440, БН-350, БН-600 и транспортных ЯЭУ по технологии PUREX. К распаду СССР производительность завода по урану оценивалась в 1600 тонн в год. В 2016 году на заводе завершена реконструкция, позволившая расширить номенклатуру перерабатываемых изделий и увеличить производительность.

На 2019 год на территории Сибирского химического комбината в рамках проекта «Прорыв» ведется строительство завода переработки ОЯТ для демонстрации замыкания топливного цикла на базе реактора «БРЕСТ-ОД-300».

Динамика по количеству энергоблоков (шт)

Динамика по суммарной мощности (ГВт)

От СССР Российской Федерации досталось 28 энергоблоков на 10 АЭС общей номинальной мощностью 20 242 МВт (без учёта реакторов, для которых выработка электроэнергии была побочной задачей, например экспериментальной Обнинской АЭС и промышленной Сибирской АЭС).

Позднее в России достроили несколько энергоблоков, строительство которых было начато в СССР: 4-й блок на Балаковской АЭС (пуск 1993 год), 3-й блок Калининской АЭС (2004 год), 1-й и 2-й блоки Ростовской АЭС (2001 и 2010 года).

В 2006 году правительство принимает ФЦП «Развитие атомного энергопромышленного комплекса России на 2007—2010 годы и на перспективу до 2015 года»[33]. Программа предусматривала запуск строительства АЭС темпом не менее 2 ГВт в год в 2007—2010 годах. Эта программа была выполнена путем запуска строительства 8 энергоблоков. В 2020 году подключен к сети последний энергоблок по этой программе.

В 2013 году была утверждена первая редакция «Схемы территориального планирования Российской Федерации в области энергетики»[34]. Ее актуальная на 2019 год редакция определяет строительство десяти АЭС общей установленной мощностью 21,4 ГВт до 2030 года. На начало 2019 года по этой программе велось строительство.

Кроме возведения АЭС средней и большой мощности, в России строят энергоблоки с реакторами малой мощности. Построена и пущена в 2019 году плавучая АЭС малой мощности из двух энергоблоков электрической мощностью по 35 МВт.

На момент распада СССР в стадии окончательно остановленных числились два блока Нововоронежской и два блока Белоярской АЭС.

• В 2002 году был заглушен единственный реактор первой в мире Обнинской АЭС.
• В 2008 году были остановлены промышленные реакторы Сибирской АЭС, попутно вырабатывавшие электроэнергию.
• В 2016 году выведен из эксплуатации третий энергоблок Нововоронежской АЭС.
• В 2018 году выведен из эксплуатации первый энергоблок Ленинградской АЭС.
• В 2019 году выведен из эксплуатации первый энергоблок Билибинской АЭС.
• В 2020 году выведен из эксплуатации второй энергоблок Ленинградской АЭС.
• В 2021 году выведен из эксплуатации первый энергоблок Курской АЭС.

От СССР России достался полный спектр технологий и производственных мощностей, необходимых для изготовления ядерного топлива. Это добыча, переработка руд, изотопное обогащение урана, разработка и изготовление конструкций тепловыделяющих элементов, производство легирующих изотопов. За исключением добычи мощности превышают собственные потребности РФ, потому Россия активно экспортирует услуги по обогащению урана и фабрикации топлива. Сейчас Росатому принадлежит 40 % мирового рынка услуг по обогащению урана и 17 % рынка по поставке ядерного топлива для АЭС[35][36].

За обогащение урана отвечает Топливная компания ТВЭЛ, в которую входят комбинаты УЭХК (мировой лидер по обогащению урана) СХК, АЭХК, ЭХЗ. На данный момент в мире почти каждый шестой реактор АЭС работает на обогащенном уране, созданном предприятиями Топливной компании[37].

В 2016 году подразделение Росатома — Топливная компания ТВЭЛ заключил первый контракт на коммерческую поставку за рубеж топливных сборок «ТВС-Квадрат», подходящих АЭС иностранного дизайна (с легководными реакторами типа PWR). Первый контракт заключен со Швецией для АЭС Рингхальс[38]. В отличие российских топливных сборок, имеющих шестигранное сечение, «ТВС-Квадрат» имеют квадратное сечение.

Кроме того, в 2016 году было подписано соглашение с Global Nuclear Fuel-Americas (дочерняя компания GE-Hitachi) о сотрудничестве по продвижению «ТВС-Квадрат» на американский рынок. Предполагается, что загрузка топлива на американские АЭС произойдет в 2019 году. В Росатоме в апреле 2019 года подтвердили, что работа с США по поставке «ТВС-Квадрат» идет по графику[39].

В январе 2019 года Росатом подписал контракт для производства топлива для реакторов на быстрых нейтронах с китайской CNLY, которая входит в национальную корпорацию СNNC (China National Nuclear Corporation)[40]. Топливо будет изготовляться для возводящегося энергоблока с реактором на быстрых нейтронах CFR-600 — для первой загрузки, а потом перезагрузки в течение семи лет работы реактора. Для этого проекта ТВЭЛ построит специальный производственный цех на МСЗ (Электросталь)

Россия имеет крупные комплексные контракты в области атомной энергетики с Индией[41], Бангладеш[42],Арменией[43], Китаем[44], Ираном[45], Турцией[46][47], Болгарией[48], Белоруссией[49] , Египтом[50], Венгрией, Финляндией (здесь уже идет поставка топлива на АЭС «Ловииса», также есть контракт по строительству АЭС «Ханхикиви»[51]) и с рядом стран Центральной Европы[52][53][54]. Вероятны комплексные контракты в проектировании, строительстве атомных энергоблоков, а также в поставках топлива с Аргентиной[55], Нигерией[54], Казахстаном[54], Украиной[56], Катаром[57], Вьетнамом[58][59], Венесуэлой[60]. В июне 2019 года Росатом подписал соглашение о поставке ядерного топлива для АЭС Словакии[61]. Ведутся переговоры о совместных проектах по разработке урановых месторождений с Монголией[62].

Кроме поставки на экспорт урана и технологий возведения АЭС, Россия также предлагает странам строительство исследовательских реакторов и топлива для них. На данный момент по российским технологиям были построены свыше 20 исследовательских реакторов за рубежом[63].

Министерство атомной энергетики СССР было создано 21 июля 1986 года, а 27 июня 1989 года было объединено с Министерством среднего машиностроения СССР в Министерство атомной энергетики и промышленности СССР[66][67].

29 января 1992 года указом президента РФ Б.Н. Ельцина было создано Министерство Российской Федерации по атомной энергии, этим же указом определялось, что министерство является правопреемником упраздненного Министерства атомной энергетики и промышленности СССР[68].

В 2004 году указом президента РФ министерство Министерство Российской Федерации по атомной энергии было упраздено, а его функции переданы вновь созданному Министерству промышленности и энергетики Российской Федерации. Тем же указом было создано Федеральное агентство по атомной энергии, которому были переданы полномочия по оказанию государственных услуг и управлению имуществом упразднённого министерства[69].

В 2007 году федеральные власти инициировали создание единого государственного холдинга «Атомэнергопром» объединяющего компании Росэнергоатом, ТВЭЛ, Техснабэкспорт и Атомстройэкспорт. 100 % акций ОАО «Атомэнергопром» передавалось одновременно созданной Государственной корпорации по атомной энергии «Росатом».

На данный момент «Росатом» состоит из следующих основных дивизионов: электроэнергетический, машиностроительный, горнорудный, инжиниринговый, топливный, наука и инновации, ядерный оружейный комплекс (ЯОК), куда входит ФГУП «Атомфлот»[70].

По состоянию на декабрь 2020 года за постсоветские годы подключены к сети 22 энергоблока (в России достроено 4 советских энергоблока и построено 10 новых, 8 энергоблоков построено за рубежом). Более быстрыми темпами развивается только атомная энергетика Китая.

В 2020 году российские АЭС установили новый абсолютный рекорд по выработке электроэнергии. Было выработано 215,746 млрд кВт•ч, а доля ядерной электрогенерации впервые превысила 20 % от общей по стране. Таким образом, был превзойдён абсолютный рекорд по выработке, достигнутый в СССР ещё в 1988 году, и составлявший 212,58 млрд кВт•ч (с учетом АЭС Украины, Литвы и Армении)[6].

Калининская АЭС в 2018 году установила новый российский рекорд среди станций по годовой выработке электроэнергии[71] — 35,2 млрд кВт•ч, при этом достигнут коэффициент использования установленной мощности 100,42 %.

В январе 2018 года Ленинградская АЭС первой из российских станций достигла общей выработки в 1 трлн кВт*ч за 45 лет работы[72].

В 2009 году прирост производства урана составил 25 % в сравнении с 2008 г[73].

Россия — единственная[74] страна, эксплуатирующая реакторы на быстрых нейтронах. Работают два энергоблока с реакторами на быстрых нейтронах с натриевым теплоносителем БН-600 и БН-800. Строится комплекс БРЕСТ-ОД-300 с реактором со свинцовым теплоносителем и демонстрационным комплексом закрытого топливного цикла (то есть, таким режимом эксплуатации ядерного топлива, который позволяет сжигать не только редкий уран-235, но и гораздо более распространенный уран-238)[75].

Расположена рядом с городом Балаково, Саратовской области, на левом берегу Саратовского водохранилища. Состоит из четырёх блоков ВВЭР-1000, введённых в эксплуатацию в 1985, 1987, 1988 и 1993 годах. Ежегодно она вырабатывает более 30 млрд кВт·ч электроэнергии[76]. В 2018 году выработка электроэнергии составила 31,861 млрд кВт·ч, КИУМ — 90,9 %[77]. Все блоки станции работают на повышенном уровне тепловой мощности — 104 % от номинальной[76].

Белоярская АЭС

Расположена в городе Заречный, в Свердловской области, вторая промышленная атомная станция в стране (после Сибирской).

На станции были сооружены четыре энергоблока: два с реакторами на тепловых нейтронах (пуски в 1964 и 1967 годах, выведены из эксплуатации в 1983 и 1990 годах) и два с реактором на быстрых нейтронах (пуски в 1980 и 2015 годах). В настоящее время действующими энергоблоками являются 3-й и 4-й энергоблоки с реакторами БН-600 и БН-800 электрической мощностью 600 МВт и 880 МВт соответственно. БН-600 сдан в эксплуатацию в апреле 1980 года — первый в мире энергоблок промышленного масштаба с реактором на быстрых нейтронах. БН-800 сдан в промышленную эксплуатацию в ноябре 2016 года. Он также является крупнейшим в мире энергоблоком с реактором на быстрых нейтронах.

В 2018 году выработка электроэнергии составила 8,838 млрд кВт·ч, КИУМ — 67,9 %[77].

Расположена рядом с городом Билибино Чукотского автономного округа. Состоит из четырёх блоков ЭГП-6 мощностью по 12 МВт, введённых в эксплуатацию в 1974 (два блока), 1975 и 1976 годах.

Вырабатывает электрическую и тепловую энергию, обеспечивает около 80 % энергии в Чаун-Билибинской энергосистеме. Первый энергоблок остановлен, предполагается вывод из эксплуатации оставшихся трех энергоблоков в 2019—2021 гг. Вместо нее электроэнергией регион будет снабжать ПАТЭС.

В 2018 году выработка электроэнергии составила 0,212 млрд кВт·ч, КИУМ — 50,5 %[77].

Расположена на севере Тверской области, на южном берегу озера Удомля и около одноимённого города. Состоит из четырёх энергоблоков с реакторами ВВЭР-1000 электрической мощностью по 1000 МВт, которые были введены в эксплуатацию в 1984, 1986, 2004 и 2011 годах. В 2018 году построен крупнейший в Европе дата-центр «Менделеев» (ЦОД), который напрямую подключен к Калининской АЭС.

В 2018 году выработка электроэнергии составила 35,187 млрд кВт·ч, КИУМ — 100,4 %[77].

Расположена рядом с городом Полярные Зори Мурманской области, на берегу озера Имандра. Состоит из четырёх блоков ВВЭР-440, введённых в эксплуатацию в 1973, 1974, 1981 и 1984 годах.

Мощность станции — 1760 МВт.

В 2018 году выработка электроэнергии составила 10,234 млрд кВт·ч, КИУМ — 66,4 %[77].

Расположена рядом с городом Курчатов Курской области, на берегу реки Сейм. Состоит из четырёх блоков РБМК-1000, введённых в эксплуатацию в 1976, 1979, 1983 и 1985 годах. Мощность станции 4000 МВт.

В 2018 году выработка электроэнергии составила 24,773 млрд кВт·ч, КИУМ — 70,7 %[77].

В 2018 году началась заливка бетона для строительства Курской АЭС-2 поколения «3+» с новыми реакторами ВВЭР-ТОИ.

Ленинградская АЭС расположена рядом с городом Сосновый Бор Ленинградской области, на побережье Финского залива. Состоит из четырёх блоков РБМК-1000, введённых в эксплуатацию в 1973, 1975, 1979 и 1981 годах.

В 2018 году первый блок планово выведен из эксплуатации. Для замещения выбывающих мощностей с 2008 года строится Ленинградская АЭС-2.

В 2018 году выработка электроэнергии составила 28,815 млрд кВт·ч, КИУМ — 72,4 %[77].

Расположена в Воронежской области рядом с городом Нововоронеж, на левом берегу реки Дон. Состоит из семи энергоблоков (пуски в 1964, 1969, 1971, 1972, 1980, 2016 и 2019 годах). Из них первые три уже выведены из эксплуатации (в 1984, 1990 и 2016 годах соответственно). Оставшиеся блоки это ВВЭР-440, ВВЭР-1000 и ВВЭР-1200 общей мощностью 3778,3 МВт.

В 2018 году выработка электроэнергии составила 15,971 млрд кВт·ч, КИУМ — 70,2 %[77].

Расположена в Ростовской области около города Волгодонск. Состоит из 4 энергоблоков ВВЭР-1000 общей мощностью 4070 МВт. Пуски в 2001, 2010, 2014 и 2018 годах. Единственная в России АЭС, на которой за семь лет запущены в эксплуатацию три энергоблока на одной площадке.

В 2001—2010 годах станция носила название «Волгодонская АЭС», с пуском второго энергоблока станция была переименована в Ростовскую АЭС[78].

В 2018 году выработка электроэнергии составила 29,369 млрд кВт·ч, КИУМ — 89,7 %[77].

Расположена рядом с городом Десногорск Смоленской области. Станция состоит из трёх энергоблоков, с реакторами типа РБМК-1000, которые введены в эксплуатацию в 1982, 1985 и 1990 годах.

В 2018 году выработка электроэнергии составила 19,011 млрд кВт·ч, КИУМ — 72,3 %[77].

На площадке научно-исследовательского института атомных реакторов (НИИАР) в г. Димитровграде эксплуатируется ряд исследовательских реакторов. Пар от реакторов БОР-60 и ВК-50 утилизируется на турбогенераторах ПТ-12-90/10М и АК-70-13, электроэнергия от которых идёт как на собственные нужды ГНЦ НИИАР, так и отпускается в энергосистему Ульяновской области. В 2018 году выработка электроэнергии составила 252 млн кВт·ч[79][80].

С 2018 по 2030 годы 14 энергоблоков с графитовым замедлителем общей мощностью ~10 ГВт достигнут предельного срока эксплуатации в 45 лет и будут остановлены:

• 4 реактора ЭГП-6
• 10 реакторов РБМК-1000

Для сохранения и увеличения мощностей атомной генерации в 2013 году была утверждена первая редакция «Схемы территориального планирования Российской Федерации в области энергетики»[34]. Ее актуальная на 2021 год редакция определяет планируемых к строительству семи АЭС:

• Кольская АЭС-2 — 600 МВт
• Смоленская АЭС-2 — 2510 МВт
• Нижегородская АЭС — 2510 МВт
• Белоярская АЭС — 1220 МВт
• Ленинградская АЭС-2 — 2397,6 МВт
• Курская АЭС-2 — 5020 МВт
• Центральная АЭС — 1255 МВт

Строительство мощностей по этой Схеме начато в виде постройки первых двух блоков Ленинградской АЭС-2, 4 блока Ростовской АЭС, ПАТЭС; закладки первых двух блоков Курской АЭС-2. С 2020 года ведется подготовка к закладке 3 и 4 блоков Ленинградской АЭС-2 и первых двух блоков Смоленской АЭС-2[82]. В таблице ниже указаны предполагаемое соответствие Схемы конкретным планам по строительству энергоблоков:

В апреле 2021 года был одобрен проект энергоснабжения месторождения «Песчанка» на Чукотке с использованием плавучих АЭС. Предполагается постройка 5 плавучих АЭС на основе реакторов РИТМ-200 (4 рабочих и одна резервная)[83].

В июне 2021 года правительством Якутии одобрено размещение атомной электростанции малой мощности в районе поселка Усть-Куйга для энергообеспечения золоторудного месторождения Кючус и жителей района[84]. Предполагается размещение на суше одноблочной станции на основе реактора РИТМ-200. План начала строительства 2024, пуск станции 2028 год.

Ранее существовали планы по строительству, но ныне не значатся в государственных документах (согласно распоряжению Правительства РФ от 9 июня 2017 года № 1209-р «Об утверждении Генеральной схемы размещения объектов электроэнергетики до 2035 года»[85]):

• Тверской АЭС
• Южно-Уральской АЭС (Челябинская область)
• Северской АЭС (Томская область)
• Татарской АЭС
• Башкирской АЭС

Балтийская АЭС строилась вблизи города Неман, в Калининградской области. Планировалось, что станция будет состоять из двух энергоблоков ВВЭР-1200. Строительство первого блока планировалось завершить в 2017 году, второго блока — в 2018 году.

23 мая 2013 года было принято решение о заморозке строительства[86].

В апреле 2014 года строительство станции было приостановлено[87][88].

Официально строительство станции было приостановлено приказом АО «Концерн Росэнергоатом» от 26.09.2018 № 9/1306-П «О приостановлении строительства Балтийской АЭС». По состоянию на 2018 год, готовность станции оценивалась в 12 %, в том числе энергоблока № 1 — 18 %, энергоблока № 2 — 2 %. В 2020 году был заключён договор на разработку проекта консервации построенных сооружений. Все работы по консервации планируется завершить в 2024 году, стоимость работ оценивается в 3 млрд рублей[89].

Является замещающей для Ленинградской АЭС. Первый энергоблок ЛАЭС-2 был сдан в эксплуатацию в октябре 2018 года, за 2 месяца до плановой окончательной остановки первого энергоблока ЛАЭС. Второй энергоблок ЛАЭС должен быть окончательно остановлен в декабре 2020 года. На октябрь 2020 года замещающий его второй энергоблок ЛАЭС-2 находится на этапе опытно-промышленной эксплуатации и уже подключен к единой энергосистеме России[90]. У третьего и четвертого блоков ЛАЭС действующая лицензия на эксплуатацию истекает в 2025 году. В 2020 году началась подготовка к строительству замещающих их мощностей[82].

В апреле 2018 года стартовало строительство первого энергоблока. В апреле 2019 года — второго.