Коли не вистачає води: кліматичний виклик для атомної енергетики

Цього літа атомні електростанції у Франції, Швейцарії, Угорщині, Румунії та Болгарії були змушені скорочувати виробництво електроенергії: частину енергоблоків перевели на знижену потужність, а окремі реактори повністю зупинили.

Причиною стала екстремальна посуха та рекордно низький рівень води, зокрема в Дунаї – одній із найбільших річок Європи. Уздовж його русла розташовані АЕС "Пакш" в Угорщині, "Чорнавода" в Румунії та "Козлодуй" у Болгарії.

Вразливість атомної енергетики до таких умов пов’язана з особливістю її роботи. Реактор виробляє не лише електроенергію, а й величезну кількість тепла, близько двох третин якого необхідно постійно відводити у навколишнє середовище. Тому вода є одним із ключових ресурсів для роботи АЕС. За даними Інституту ядерної енергетики, один реактор може потребувати від 1 514 до 2 725 літрів води на МВт·год. Тобто, це сотні мільярдів літрів протягом року.

В умовах зміни клімату тривалі посухи, зниження рівня річок та підвищення температури води можуть обмежувати можливості систем охолодження, створюючи безпосередній ризик для виробництва електроенергії.

Європейський досвід

Наглядний приклад – єдина атомна електростанція Угорщини "Пакш". У серпні через несприятливі умови для охолодження вона готувалася до зниження потужності енергоблоків. За повідомленням Reuters, за 44 роки експлуатації станції настільки критичні умови для системи охолодження виникли вперше.

Після короткочасного підвищення рівня води повну зупинку енергоблоків вдалося відкласти. Щоб запобігти повторенню ситуації, влада Угорщини вирішила збудувати дамбу на Дунаї. Для країни це особливо чутливе питання, адже атомна генерація забезпечує 42% її електроенергії.

Втручання у водний режим Дунаю може мати наслідки і для країн нижче за течією. На румунській АЕС "Чорнавода" через низький рівень води вже зупиняли два енергоблоки. Щоб збільшити приплив води до станції, румунська влада навіть вдалася до контрольованих вибухів у рукаві Дунаю.

Через обміління річки вперше за 52 роки була змушена скоротити виробництво електроенергії й болгарська АЕС "Козлодуй".

Також, як було згадано, для роботи АЕС важливим є не лише обсяг доступної води, а й її температура. Технологічні регламенти обмежують скидання зворотних вод станціями, якщо воно призводить до значного підвищення температури водойми. Коли вода в річці чи водоймі стає надто теплою, вона втрачає здатність достатньо ефективно відводити тепло від енергоблока. У результаті навіть за достатнього рівня води оператор АЕС може бути змушений знизити потужність енергоблока або тимчасово зупинити його роботу.

Цей ризик також уже проявився в Європі: на початку червня через високу температуру води у річці Ааре у Швейцарії була зупинена робота АЕС "Бецнау".

Український контекст

Для України ця тема має особливе значення. До повномасштабного вторгнення атомна генерація забезпечувала понад половину виробництва електроенергії країни. Після початку військових дій її роль у енергосистемі стала ще важливішою, оскільки частина теплової та гідрогенерації була пошкоджена або окупована.

У окремі періоди АЕС забезпечували понад 60% виробництва електроенергії. При цьому держава декларує намір збільшувати частку атомної генерації ще більше, зокрема завдяки будівництву нових енергоблоків.

Нагадаю, усі чотири діючі українські АЕС належать одному оператору – АТ НАЕК "Енергоатом", але працюють у різних річкових басейнах і мають різну залежність від водних ресурсів.

Особливо чутливою до кліматичних змін є Південноукраїнська АЕС, розташована у басейні Південного Бугу. Кліматичні прогнози для неї вже зараз передбачають зростання ризиків маловоддя (офіційно фіксується тоді, коли водність річки падає до 20% і нижче від середньомісячної норми. – Ред.), триваліших літніх меженей (природна фаза водного режиму річки, що характеризується тривалим сезонним стоянням низьких рівнів і невеликих витрат води. – Ред.) та підвищення температури води.

Водночас водозабезпечення Південноукраїнського енергетичного комплексу – це питання не лише стабільної роботи АЕС. Воно також пов’язане із санітарним станом водних ресурсів, якими користуються споживачі Миколаївської області.

Одним із пов’язаних із цим питань залишається підвищення рівня Олександрівського водосховища в межах завершення будівництва Ташлицької гідроакумулювальної електростанції (ГАЕС). Збільшення об’єму водосховища має посилити водний ресурс усього енергетичного комплексу, до якого входять ПАЕС, Ташлицька ГАЕС та Олександрівська ГЕС.

Це свідчить, що питання водних ресурсів у цьому регіоні вже сьогодні має стратегічне значення. Більше того, воно є не абстрактним кліматичним прогнозом, а частиною поточного інвестиційного планування ПАЕС.

Подібні питання виникають і на іншому майданчику, де Україна планує розвивати атомну генерацію. Хмельницька АЕС використовує водойму-охолоджувач, яка поповнюється водними ресурсами басейну Горині. У найближчих планах станції – будівництво ще двох енергоблоків, які можуть працювати до кінця XXI століття. За прогнозами "Енергоатому", це призведе до збільшення обсягів нагрітої води у водоймі, що сприятиме підвищенню її температури, посиленню випаровування та створенню умов для зростання загальної мінералізації.

Водночас проблема додаткового водозабору на ХАЕС уже виникала. У липні 2016 та 2017 років, коли на електростанції працювали лише два енергоблоки, насосні станції здійснювали додатковий забір води з Горині. Це може свідчити про потребу станції у додаткових об'ємах води для охолодження навіть за роботи двох реакторів.

Досвід Південноукраїнської та Хмельницької АЕС показує, що водозабезпечення не можна розглядати як другорядний фактор при розвитку атомної генерації. Особливо це стосується нових енергоблоків, які розраховані на десятиліття експлуатації.

Тому під час планування нових атомних потужностей необхідно оцінювати не лише поточний стан водних ресурсів, а й гарантовану їх доступність протягом усього строку експлуатації станції. Такий підхід відповідає сучасним рекомендаціям МАГАТЕ, європейським вимогам до оцінки впливу на довкілля та принципам кліматичної адаптації критичної інфраструктури.

Можливі сценарії

Сучасні сценарії Міжурядової групи експертів зі зміни клімату (IPCC) свідчать, що до кінця століття Україна зіткнеться зі зростанням середніх температур, частішими хвилями спеки, зміною режиму опадів та збільшенням тривалості літньої межені в багатьох річкових басейнах. І хоча, я повторюсь, наявні дані не доводять неминучість дефіциту води для АЕС у майбутньому, їх недостатньо й для того, щоб виключити такий ризик.

Досвід АЕС у країнах ЄС, збудованих переважно у другій половині XX століття, вже демонструє, як кліматичні зміни можуть впливати на роботу атомної генерації.

Тому результати оцінок водних ризиків на основі кліматичних та гідрологічних сценаріїв, а також передбачені заходи реагування мають бути прозорими та доступними для громадськості.

Якщо наявних досліджень недостатньо, держава та "Енергоатом" мають забезпечити додаткові дослідження до ухвалення рішень про будівництво нових або продовження експлуатації діючих енергоблоків. Це дасть змогу враховувати водні ризики заздалегідь, ще на етапі енергетичного планування, а не тоді, коли вони вже безпосередньо впливатимуть на роботу станцій.