Когда не хватает воды: климатический вызов для атомной энергетики

Этим летом атомные электростанции во Франции, Швейцарии, Венгрии, Румынии и Болгарии были вынуждены сокращать производство электроэнергии: часть энергоблоков перевели на сниженную мощность, а отдельные реакторы полностью остановили.

Причиной стала экстремальная засуха и рекордно низкий уровень воды, в частности в Дунае – одной из крупнейших рек Европы. Вдоль его русла расположены АЭС "Пакш" в Венгрии, "Чернаводэ" в Румынии и "Козлодуй" в Болгарии.

Уязвимость атомной энергетики к таким условиям связана с особенностью ее работы. Реактор производит не только электроэнергию, но и огромное количество тепла, около двух третей которого необходимо постоянно отводить в окружающую среду. Поэтому вода является одним из ключевых ресурсов для работы АЭС. По данным Института ядерной энергетики, один реактор может требовать от 1 514 до 2 725 литров воды на МВт·ч. То есть, это сотни миллиардов литров в течение года.

В условиях изменения климата длительные засухи, снижение уровня рек и повышение температуры воды могут ограничивать возможности систем охлаждения, создавая непосредственный риск для производства электроэнергии.

Европейский опыт

Наглядный пример – единственная атомная электростанция Венгрии "Пакш". В августе из-за неблагоприятных условий для охлаждения она готовилась к снижению мощности энергоблоков. По сообщению Reuters, за 44 года эксплуатации станции столь критические условия для системы охлаждения возникли впервые.

После кратковременного повышения уровня воды полную остановку энергоблоков удалось отложить. Чтобы предотвратить повторение ситуации, власти Венгрии решили построить дамбу на Дунае. Для страны это особенно чувствительный вопрос, ведь атомная генерация обеспечивает 42% ее электроэнергии.

Вмешательство в водный режим Дуная может иметь последствия и для стран ниже по течению. На румынской АЭС "Чернаводэ" из-за низкого уровня воды уже останавливали два энергоблока. Чтобы увеличить приток воды к станции, румынские власти даже прибегли к контролируемым взрывам в рукаве Дуная.

Из-за обмеления реки впервые за 52 года была вынуждена сократить производство электроэнергии и болгарская АЭС "Козлодуй".

Также, как было упомянуто, для работы АЭС важен не только объем доступной воды, но и ее температура. Технологические регламенты ограничивают сброс возвратных вод станциями, если он приводит к значительному повышению температуры водоема. Когда вода в реке или водоеме становится слишком теплой, она теряет способность достаточно эффективно отводить тепло от энергоблока. В результате даже при достаточном уровне воды оператор АЭС может быть вынужден снизить мощность энергоблока или временно остановить его работу.

Этот риск также уже проявился в Европе: в начале июня из-за высокой температуры воды в реке Ааре в Швейцарии была остановлена работа АЭС "Бецнау".

Украинский контекст

Для Украины эта тема имеет особое значение. До полномасштабного вторжения атомная генерация обеспечивала более половины производства электроэнергии страны. После начала военных действий ее роль в энергосистеме стала еще важнее, поскольку часть тепловой и гидрогенерации была повреждена или оккупирована.

В отдельные периоды АЭС обеспечивали более 60% производства электроэнергии. При этом государство декларирует намерение увеличивать долю атомной генерации еще больше, в частности благодаря строительству новых энергоблоков.

Напомню, все четыре действующие украинские АЭС принадлежат одному оператору – АО НАЭК "Энергоатом", но работают в разных речных бассейнах и имеют разную зависимость отводных ресурсов.

Особенно чувствительной к климатическим изменениям является Южно-Украинская АЭС, расположенная в бассейне Южного Буга. Климатические прогнозы для нее уже сейчас предусматривают рост рисков маловодья (официально фиксируется тогда, когда водность реки падает до 20% и ниже от среднемесячной нормы. – Ред.), более длительных летних меженей (естественная фаза водного режима реки, характеризующаяся длительным сезонным стоянием низких уровней и небольших расходов воды. – Ред.) и повышения температуры воды.

В то же время водообеспечение Южно-Украинского энергетического комплекса – это вопрос не только стабильной работы АЭС. Оно также связано с санитарным состоянием водного ресурса, которым пользуются потребители Николаевской области.

Одним из связанных с этим вопросов остается повышение уровня Александровского водохранилища в рамках завершения строительства Ташлыкской гидроаккумулирующей электростанции (ГАЭС). Увеличение объема водохранилища должно усилить водный ресурс всего энергетического комплекса, в который входят ЮАЭС, Ташлыкская ГАЭС и Александровская ГЭС.

Это свидетельствует о том, что вопрос водных ресурсов в этом регионе уже сегодня имеет стратегическое значение. Более того, он является не абстрактным климатическим прогнозом, а частью текущего инвестиционного планирования ЮАЭС.

Подобные вопросы возникают и на другой площадке, где Украина планирует развивать атомную генерацию. Хмельницкая АЭС использует водоем-охладитель, который пополняется водными ресурсами бассейна Горыни. В ближайших планах станции – строительство еще двух энергоблоков, которые могут работать до конца XXI века. По прогнозам "Энергоатома", это приведет к увеличению объемов нагретой воды в водоеме, что будет способствовать повышению ее температуры, усилению испарения и созданию условий для роста общей минерализации.

В то же время проблема дополнительного водозабора на ХАЭС уже возникала. В июле 2016 и 2017 годов, когда на электростанции работали только два энергоблока, насосные станции осуществляли дополнительный забор воды из Горыни. Это может свидетельствовать о потребности станции в дополнительных объемах воды для охлаждения даже при работе двух реакторов.

Опыт Южно-Украинской и Хмельницкой АЭС показывает, что водообеспечение нельзя рассматривать как второстепенный фактор при развитии атомной генерации. Особенно это касается новых энергоблоков, рассчитанных на десятилетия эксплуатации.

Поэтому при планировании новых атомных мощностей необходимо оценивать не только текущее состояние водных ресурсов, но и гарантированную их доступность на протяжении всего срока эксплуатации станции. Такой подход соответствует современным рекомендациям МАГАТЭ, европейским требованиям к оценке воздействия на окружающую среду и принципам климатической адаптации критической инфраструктуры.

Возможные сценарии

Современные сценарии Межправительственной группы экспертов по изменению климата (IPCC) свидетельствуют о том, что до конца века Украина столкнется с ростом средних температур, более частыми волнами жары, изменением режима осадков и увеличением продолжительности летней межени во многих речных бассейнах. И хотя, повторюсь, имеющиеся данные не доказывают неизбежность дефицита воды для АЭС в будущем, их недостаточно и для того, чтобы исключить такой риск.

Опыт АЭС в странах ЕС, построенных преимущественно во второй половине XX века, уже демонстрирует, как климатические изменения могут влиять на работу атомной генерации.

Поэтому результаты оценокводных рисков на основе климатических и гидрологических сценариев, а также предусмотренные меры реагирования должны быть прозрачными и доступными для общественности.

Если имеющихся исследований недостаточно, государство и "Энергоатом" должны обеспечить проведение дополнительных исследований до принятия решений о строительстве новых или продлении эксплуатации действующих энергоблоков. Это позволит учитывать водные риски заранее, еще на этапе энергетического планирования, а не тогда, когда они уже будут непосредственно влиять на работу станций.