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, говорится в документе.
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 Федерального агентства новостей.
Начнем с показателей. Мировая добыча урана в 2018 году, по которому сегодня доступны самые свежие данные, совокупно составила 53 500 тонн. 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 тонн.
Таким образом, добыча нового урана покрыла лишь 83% потребности мира в этом основном топливе для ядерных реакторов. Баланс потребления, как и в прошлые годы, 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 года. На его долю пришлись 21 700 тонн, или 40,6% производства первичного урана. За ним идут Канада (7000 тонн), Австралия (6517 тонн) и Намибия (5525 тонн). Вместе эта четверка контролировала 76,1% мирового производства первичного урана. На долю России пришлось всего 2904 тонны, 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. Дело в том, 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.
Все просто: 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, Намибии, Танзании, Австралии, Канаде и даже в самих США.
Проще говоря, 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. Скажем, вторым производителем в мире в 2018 году была французская Orano (5809 тонн, 11% рынка). 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, или 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.
Второй момент, 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, англ. 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.
По состоянию на 2020 год, общемировой показатель ЕРР составляет 66 700. Из них Россия контролирует около 28 600 EPP, или 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. Получается, что порядка 13% мировой разделительной мощности избыточны. Причем, исходя из национальной потребности в работе разделения, больше всего избыточных мощностей — как раз у России.
Так что же, хоть здесь-то Америка победила русских? Нет. Проблема в том, 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.
Конечно, в параметре ЕРР есть свои тонкости. Например, 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, по сути, является иностранным предприятием, а закупки работы разделения в России почти вдвое превосходят его небольшую мощность. Так что и в этом вопросе без русских — никуда.
Наконец, 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, надо признать, 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. Внезапно выяснилось, что люди, 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. Так, 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.
В конце концов, 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 года. Окончательная стоимость многострадальных АЭС не была озвучена: по неофициальным данным, она была превышена в полтора-два раза от значений, указанных в тендерной документации.
Одним из условий, которое негласно поставила американцам китайская сторона и которое, судя по всему, 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. Уже в ноябре 2018 года, 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, как оказалось, представлял собой китайскую модернизацию АР1000, причем достаточно глубокую: например, мощность реактора была поднята с изначальных 1100 до 1400 МВт. 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.
Кстати, 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.
Итак, программа Минэнерго США написана, а письмо президенту Дональду Трампу — направлено. Есть ли шанс, что все эти прожекты воплотятся в жизнь?
Наверное, какой-то шанс имеется. Однако чтобы он сработал, Штатам нужно сделать немало.
Во-первых, начать добывать уран на своей территории — и довести добычу минимум до 15 000 тонн в год против нынешних 582 тонн.
Во-вторых, поссорить Россию с Казахстаном, чтобы уничтожить или хотя бы критически ослабить их «урановый картель».
В-третьих, 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.
В-четвертых, 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.
В-пятых, довести до ума проект атомного реактора III поколения, да еще сделать его так, чтобы «заткнуть за пояс» китайцев.
Если честно, 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.