Assessment of the expediency of introducing advanced nuclear reactors with regard for requirements to the reliability and ecological compatibility of the operation of Ukrainian UPS
We have identified priority areas for the development of Ukrainian nuclear power industry with using advanced nuclear reactors, taking into account the need for their use in maneuverable operating modes to ensure the sustainability and reliability of Ukraine's UPS. We carried out a comparative...
Збережено в:
| Дата: | 2018 |
|---|---|
| Автор: | |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Українська |
| Опубліковано: |
General Energy Institute of the National Academy of Sciences of Ukraine
2018
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://systemre.org/index.php/journal/article/view/651 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | System Research in Energy |
| Завантажити файл: |  |
Репозитарії
System Research in Energy| _version_ | 1871104166857801728 |
|---|---|
| author | Nechaieva T.P. |
| author_facet | Nechaieva T.P. |
| author_institution_txt_mv | [
{
"author": "Nechaieva T.P.",
"institution": null
}
] |
| author_sort | Nechaieva T.P. |
| baseUrl_str | https://systemre.org/index.php/journal/oai |
| collection | OJS |
| datestamp_date | 2026-07-18T12:57:44Z |
| description | We have identified priority areas for the development of Ukrainian nuclear power industry with using advanced nuclear reactors, taking into account the need for their use in maneuverable operating modes to ensure the sustainability and reliability of Ukraine's UPS. We carried out a comparative assessment of the economic efficiency of the introduction of nuclear technologies and fossil fuel technologies operating in maneuvering regimes, which showed the feasibility of using advanced small modular reactors subject to increasing requirements for low-carbon development of the country. |
| doi_str_mv | 10.15407/pge2018.01.041 |
| first_indexed | 2026-03-24T02:02:31Z |
| format | Article |
| fulltext |
41
Оцінка доцільності впровадження перспективних ядерних реакторів з урахуванням вимог
до надійності та екологічності функціонування ОЕС України
ISSN 1562-8965. The Problems of General Energy, 2018, issue1(52)
Атомна енергетика в Україні посідає про-
відне місце у покритті потреб в електро-
енергії, надаючи останніми роками більш
ніж половину від її загального виробни-
цтва, що робить забезпечення її стабільно-
го функціонування важливою передумовою
сталого розвитку економіки всієї країни. За
кількістю енергоблоків українська атомна
генерація посідає дев’яте місце поряд з Ве-
ликобританією, за встановленою потужніс-
тю – восьме місце, а за часткою у структурі
виробництва електроенергії – третє місце
серед країн світу з розвинутою ядерною
енергетикою [1].
Розвиток вітчизняної атомної енергетики
поки що базується на існуючих потужнос-
тях за рахунок продовження терміну їхньої
служби. Так, 8 із 15 атомних реакторів, по-
будованих на початку 80-х років минулого
століття, вже досягли проектного 30-річно-
го терміну експлуатації. У 2010 р. в Укра-
їні вперше було продовжено на 20 років
строки експлуатації енергоблоків № 1 та
№ 2 Рівненської АЕС загальною потужніс-
тю 0,835 ГВт. У 2013 р. на 10 років продо-
вжено термін експлуатації енергоблока № 1
Южно-Української АЕС потужністю 1 ГВт.
У 2015—2017 рр. було подовжено на 10 ро-
ків строки експлуатації ще чотирьох енер-
гоблоків, ще на 4 блоках ведуться роботи
з підготовки до їх понадпроектної служби.
Але, незважаючи на продовження терміну
роботи існуючих АЕС, остаточне виведення
їх з експлуатації розпочнеться після 2030 р.
Так, у разі продовження понадпроектного
терміну експлуатації на 20 років у період
2030—2040 рр. необхідно буде вивести з
роботи 12 атомних енергоблоків загальною
потужністю 10,8 ГВт.
Будівництво нових атомних потужнос-
тей передбачено лише на майданчику недо-
будованих енергоблоків № 3 та № 4 Хмель-
ницької АЕС. Після денонсування угоди
з російською стороною про добудову цих
блоків у якості альтернативного постачаль-
ника реакторної технології й устаткування
СИСТЕМНІ ДОСЛІДЖЕННЯ
ТА КОМПЛЕКСНІ ПРОБЛЕМИ ЕНЕРГЕТИКИ
ISSN 2522-4344 (Online), ISSN 1562-8965 (Print). The problems of general energy, 2018, 1(52): 41–50
doi: https://doi.org/10.15407/pge2018.01.041
УДК 621:620.9 Т.П. НЕЧАЄВА, канд. техн. наук
Інститут загальної енергетики НАН України,
вул. Антоновича, 172, м. Київ, 03150, Україна
ОЦІНКА ДОЦІЛЬНОСТІ ВПРОВАДЖЕННЯ ПЕРСПЕКТИВНИХ ЯДЕРНИХ РЕАКТОРІВ
З УРАХУВАННЯМ ВИМОГ ДО НАДІЙНОСТІ ТА ЕКОЛОГІЧНОСТІ ФУНКЦІОНУВАННЯ ОЕС УКРАЇНИ
Визначено пріоритетні напрями розвитку атомної енергетики України з використан-
ням перспективних ядерних реакторів з урахуванням необхідності їх використання
у маневрених режимах роботи для забезпечення стійкості та надійності ОЕС Украї-
ни. Проведено порівняльну оцінку економічної ефективності впровадження атомних
технологій та технологій на органічному паливі, працюючих в маневрених режимах,
яка засвідчила доцільність використання перспективних малих модульних реакторів
в умовах зростання вимог щодо низьковуглецевого розвитку країни.
К л ю ч о в і с л о в а : атомна енергетика, маневрування, малі модульні реактори,
технологія, середньозважена собівартість виробництва електроенергії.
© Т.П. НЕЧАЄВА, 2018
42
Т.П. НЕЧАЄВА
ISSN 1562-8965. The Problems of General Energy, 2018, issue1(52)
розглядається європейський постачальник
«SKODA JS a.s.» з референтною реактор-
ною установкою типа ВВЕР-1000, реалі-
зованої на АЕС «Темелін». Кошти для фі-
нансування добудови цих енергоблоків пе-
редбачається отримати за рахунок експорту
електричної енергії до країн Європейсько-
го Союзу при реалізації пілотного проекту
«Енергетичний міст «Україна — Європей-
ський Союз» [2].
У новій Енергетичній стратегії України
[3] передбачається підтримка щонайменше
існуючого рівня потужності АЕС України,
отже доцільно розглядати, що замість зня-
тих з експлуатації енергоблоків АЕС будуть
введені нові атомні енергоблоки. Оскільки
період проектування та погодження проекту
нової АЕС потребує щонайменше 5 років,
то актуальною є задача оцінки доцільності
впровадження новітніх та перспективних
конструкцій ядерних реакторів з урахуван-
ням їх техніко-економічних та фізико-тех-
нічних особливостей, можливості їх ви-
користання у змінних режимах роботи та
участі у вторинному регулювання з огляду
на нові нормативні вимоги до безпеки та
світові тенденції у цій сфері.
Критичним фактором майбутнього розви-
тку атомної енергетики є вибір ядерно-палив-
ного циклу, який має забезпечити розв’язання
основних проблем, які характерні для атомної
енергетики: припустима вартість, забезпечен-
ня безпеки, неможливості несанкціонованого
розповсюдження ядерної зброї, безпечна ізо-
ляція радіоактивних відходів. Відкритий па-
ливний цикл має переваги у вартості, забезпе-
чення вимог щодо нерозповсюдженні ядерної
зброї, а також у безпеці самого паливного ци-
клу. До його недоліків можна віднести лише
довгострокове зберігання радіоактивних від-
ходів. Замкнуті паливні цикли мають єдину
явну перевагу – відсутність довгострокового
зберігання відходів, в той час як до їх недо-
ліків можна віднести: більш високу вартість,
проблеми короткострокового зберігання, ри-
зики несанкціонованого розповсюдження
ядерної зброї та безпеки паливного циклу.
Життєздатність відкритого циклу залежить
від наявних запасів урану за комерційно при-
вабливою ціною. Виходячи з оцінки темпів
споживання урану у світі (56,6 тис. т. урану у
2015 р. [4]), наявних його ресурсів з витратами
на видобування не більше 130 дол. США/кг U
(табл. 1) вистачить приблизно на 80 років.
Таблиця 1 − Розвідані, підтверджені
та прогнозовані світові запаси урану станом на 1 січня 2015 р. [4], тис. т
Цінова категорія витрат на видобуток Розвідані Підтверджені Прогнозовані
< 260 дол. США/кг U 7641,6 4386,4 3255,1
< 130 дол. США/кг U 5718,4 3458,4 2260,1
< 80 дол. США/кг U 2124,7 1223,6 901,1
< 40 дол. США/кг U 646,9 478,5 168,4
Таблиця 2 − Потенціал виробництва концентрату природного урану в Україні
до 2035 р. [4]
Рік
2015 2020 2025 2030 2035
A-II B-II A-II B-II A-II B-II A-II B-II A-II B-II
Виробнича
потужність,
т U/рік
1050 1050 2000 2100 2000 5800 1700 5800 1700 3800
Примітка: A-II – виробнича потужність існуючих і заявлених центрів, підтримуючих розвідані запаси і
прогнозні ресурси у ціновій категорії нижче 130 дол. США/кг U;
B-II – виробнича потужність існуючих, заявлених, запланованих та перспективних центрів, підтримуючих
розвідані запаси і прогнозні ресурси у ціновій категорії нижче 130 дол. США/кг U.
43
Оцінка доцільності впровадження перспективних ядерних реакторів з урахуванням вимог
до надійності та екологічності функціонування ОЕС України
ISSN 1562-8965. The Problems of General Energy, 2018, issue1(52)
Україна володіє значними запасами
уранової руди і займає 11 місце у світі за
розвіданими запасами урану, що оцінені
у 220,7 тис. т (115,8 у ціновій категорії до
130 дол. США/кг) або 1,8% світових запасів,
та потужностями з виробництва оксидного
концентрату природного урану, що забез-
печує понад 30% потреби українських АЕС.
Так, протягом останніх років виробництво
урану в Україні складало на рівні 1 тис. т
при потребі близько 2,2—2,4 тис. т U на рік.
При цьому у перспективі очікується збіль-
шення щорічного виробництва урану у ці-
новій категорії нижче 130 дол. США/кг ура-
ну (табл. 2).
Збільшення до 2020 р. більш ніж удвічі
потужності виробництва концентрату при-
родного урану до 2480 т/рік передбачено
у прийнятій наприкінці 2016 р. Концепції
Державної цільової економічної програми
розвитку атомно-промислового комплексу
на період до 2020 р. [5].
Створення власних потужностей з кон-
версії та збагачення урану в Україні наразі
не розглядається через існуючі міжнародні
зобов’язання та наявність достатньо розви-
нутого ринку цих послуг та надлишкових
виробничих потужностей у світі. Техноло-
гія збагачення урану належить до техноло-
гій подвійного призначення і в рамках До-
говору про ядерне нерозповсюдження пра-
во на власне збагачення урану мають тільки
п’ять країн – США, Росія (як правонаступ-
ниця СРСР), Франція, Великобританія та
Китай. До недавнього часу Україна збага-
чувала уран для своїх АЕС тільки на росій-
ських підприємствах, зокрема за участі в
Міжнародному центрі зі збагачення урану в
Ангарську. Але у квітні 2015 р. у рамках ди-
версифікації поставок ядерних матеріалів
для українських АЕС НАЕК «Енергоатом»
підписав контракт на поставки збагаченого
урану з французькою AREVA.
Основним проектом діючих у світі атом-
них реакторів є легководний реактор з во-
дою під тиском (65% від загальносвітового
парку реакторів [6]), основна кількість яких
експлуатуються у США, Франції, Японії,
Росії та Китаї. Менш численними є реак-
тори з киплячою водою (16% від загальної
кількості), які, в основному, експлуатують-
ся в США, Японії та Швеції. Менш поши-
реними (11% від загальної кількості реак-
торів) є важководні реактори, в яких упо-
вільнювачем та теплоносієм є важка вода
з атомами дейтерію, які експлуатуються в
Індії та Канаді.
На цей час існує низка сучасних атомних
технологій і відповідних проектів, що на-
лежать до покоління ІІІ+, тобто проектів з
високим ступенем надійності і безпеки, які
можуть розглядатися для застосування в
Україні. Так, при прийнятті рішення щодо
будівництва реакторів на майданчиках не-
добудованих енергоблоків № 3, 4 Хмель-
ницької АЕС НАЕК «Енергоатом» прово-
дилася порівняльна оцінка реалізації про-
екту «Енергетичний міст «Україна – ЄС»
з установкою реакторів типу ВВЕР або
будівництва «з нуля» нових енергоблоків
інших типів. Для нового будівництва роз-
глядалися енергоблоки APR-1400 (Корея)
та HPR-1000 (Китай) [7]. У результаті по-
рівняння визначено такі переваги добудови
енергоблоків № 3, 4 Хмельницької АЕС з
реакторами типу ВВЕР: використання ре-
ферентного основного та допоміжного об-
ладнання енергоблоків, високий рівень ло-
калізації виробництва обладнання в Україні
– 60—70% порівняно з 20% в альтернатив-
них варіантах, наявність схеми постачання
свіжого ядерного палива і вирішення пи-
тання зберігання відпрацьованого ядерного
палива при реалізації проекту споруджен-
ня Централізованого сховища, підготовчі
роботи з будівництва якого були розпочаті
наприкінці 2017 р. Крім того, для реаліза-
ції розглянутих альтернативних варіантів
будівництва нових енергоблоків необхідно
розроблення та втілення нових схем як по-
стачання свіжого ядерного палива нового
типу, так і поводження з цим відпрацьова-
ним паливом.
Важливе значення при визначенні пер-
спектив розвитку атомної енергетики країни
має забезпечення вирішення двох сучасних
проблем функціонування ОЕС України: не-
достатність маневрених потужностей та очі-
куване збільшення частки потужностей на
відновлюваних джерелах енергії з мінливим,
слабопрогнозованим характером виробни-
цтва електроенергії, таких як вітрові та со-
нячні фотоелектричні електростанції, що ви-
магає додаткових маневрених резервів.
44
Т.П. НЕЧАЄВА
ISSN 1562-8965. The Problems of General Energy, 2018, issue1(52)
З технічної точки зору робота енерго-
блоків АЕС в маневреному режимі можли-
ва, і сучасні АЕС з легководними ядерними
реакторами розроблені так, щоб мати до-
статні можливості маневрування. Атомні
електростанції у Франції та Німеччині пра-
цюють у режимі слідування за навантажен-
ням, тобто маневрування в межах добового
графіку навантаження. Вони беруть участь
у первинному та вторинному регулюванні
частоти, а деякі установки виконують про-
граму змінного завантаження з однією або
двома значними змінами потужності на
день. Найбільший досвід у цьому напрям-
ку має Франція, основу електробалансу
якої складає атомна генерація, що обумо-
вило необхідність збільшити можливості
маневрування АЕС для адаптації їх елек-
тропостачання до добових, сезонних або
інших змін попиту на електроенергію. Усі
енергоблоки французької компанії EDF
експлуатуються в маневрених режимах,
що включають участь в первинному регу-
люванні частоти ±2% від номінальної по-
тужності Nном, у вторинному регулюванні
частоти ±5% від Nном, в добовому регулю-
ванні потужності (100-25-100)% від Nном, в
режимах слідування за навантаженням та
тривалої роботи на проміжній і зниженій
потужності. Для німецьких АЕС запрова-
дження режиму слідування за навантажен-
ням останніми роками стало важливим че-
рез підключення до національної енерго-
системи значної частини мінливих, слабо-
прогнозованих джерел виробництва елек-
троенергії (зокрема, вітроелектростанцій).
Так, німецькі реактори Convoi розроблено
для 15000 циклів добових змін потужності
від 100% Nном до 60% Nном та 100000 ци-
клів з варіаціями потужності від 100% Nном
до 80% Nном [8]. Згідно технічних вимог
до нових АЕС з реакторами легководного
типу відповідно до Європейських вимог
експлуатуючих ядерні реактори компаній
(European Utility Requirement − EUR ), АЕС
має бути здатною забезпечити циклічну
зміну добового навантаження від 50% до
100% Nном (але не нижче мінімального рів-
ня потужності) зі швидкістю зміни елек-
тричної потужності 3% Nном/хв [8]. Проте
проект станції може забезпечити стандарт-
ний дизайн, орієнтований на роботу на
меншому рівні від номінальної потужності
(як правило, до 20%). У першій серії ре-
акторів ВВЕР-1000 інтервал зміни потуж-
ності протягом першої 2/3 паливного ци-
клу становить 30–100% Nном та 70—100 %
Nном протягом останньої 1/3 паливного ци-
клу зі ступеневим зниженням 3–4% Nном/хв
(10—70% паливного циклу) і 1—1,5% Nном/
хв (70—100% паливного циклу) [8, 9]. Ма-
неврені можливості російських проектів
AEС-92 та AEС-2006 порівняно з першими
серіями значно покращені. Проект АЕС-92
з ВВЕР-1000/В-392 сертифікований в EUR,
і таким чином він задовольняє європей-
ським вимогам щодо маневрування. Новий
проект AES-2006 з ВВЕР-1200/В-491 також
розроблено відповідно до європейських
вимог. Енергоблок призначений для робо-
ти в режимах слідування за навантаженням
енергосистеми протягом всього терміну
експлуатації, а також для участі у регулю-
ванні частоти. У режимі слідування за на-
вантаженням енергоблок може працювати
в діапазоні 100—50% від номінальної по-
тужності зі швидкостями зміни потужності
не більше 5% Nном/хв з кількістю циклів не
більше 200 на рік (але не більше 2-х циклів
на добу), у діапазоні 100—20% Nном відпо-
відно до добового графіка навантаження
з кількістю циклів не більше 100 на рік.
Також реактор АЕС-2006 запроектований
до швидких змін потужності до 5% Nном за
секунду в інтервалі ±10% Nном, та падіння
потужності на 20% за хвилину в інтервалі
50—100% від номінальної потужності. Про-
те кількість таких дуже швидких варіацій
потужності обмежена, і вони, в основному,
резервуються для аварійних ситуацій [8].
Важливу роль у забезпеченні надійнос-
ті функціонування енергосистеми України
можуть відігравати перспективні модульні
реактори малої потужності (ММР) з біль-
шою можливістю їх роботи в маневреному
режимі, порівняно з енергоблоками вели-
кої потужності, враховуючи можливос-
ті зупинки/пуску енергоблоків протягом
доби. Застосування в атомній енергетиці
ММР переслідує такі цілі як підвищення
економічності виробництва електроенер-
гії завдяки зниженню капітальних і екс-
плуатаційних витрат, скорочення термінів
будівництва, більш оптимального повер-
45
Оцінка доцільності впровадження перспективних ядерних реакторів з урахуванням вимог
до надійності та екологічності функціонування ОЕС України
ISSN 1562-8965. The Problems of General Energy, 2018, issue1(52)
нення інвестицій, забезпечення високого
рівня надійності та безпеки, наближення
джерела енергії до споживачів, можливість
роботи в маневреному режимі видачі елек-
тричної енергії.
В оновлених стандартизованих вимогах
до експлуатації удосконалених легковод-
них реакторів (User Requirements Document
– URD) в США, які подібні до вимог EUR,
містяться більш жорсткі специфікації сліду-
вання за навантаженням, спеціально перед-
бачені для ММР, такі як робота в умовах до-
бового циклу навантаження: 100% → 20%
→ 100% та швидкістю зміни потужності
40% за годину [10].
ММР – установки, розроблені з викорис-
танням інтегральних технологій (реактори
з насосами (або без) і парогенераторами в
одному корпусі), які планується виготов-
ляти в заводських умовах, використовуючи
при цьому всі економічні переваги серійно-
го виробництва як альтернативу складної
конструкції «атомного острова» енергобло-
ків з реакторами великої потужності. Вони
можуть будуватися як окремими модулями,
так і у складі багатомодульного комплексу з
додаванням потужності поступово за необ-
хідності. Серійне виробництво та модульна
компоновка ММР потенційно знижує рівень
капітальних витрат і скорочує терміни бу-
дівництва, що дозволяє реалізувати більш
швидке повернення інвестицій. Це дуже
важливий фактор, оскільки досвід спору-
дження нових енергоблоків у світі показує
зростання витрат у процесі будівництва і
збільшення термінів будівництва. При цьо-
му вартість зняття з експлуатації ММР-
станцій передбачається нижчою, і може
бути здійснено значно швидше порівняно з
великими АЕС.
ММР можна розділити на дві категорії:
легководні реактори покоління III+ і реак-
тори покоління IV. Проекти ММР покоління
III+ базуються на однакових фізичних прин-
ципах діючих великих легководних реакто-
рів і можуть бути швидко розгорнуті про-
тягом 2–3 років. Проекти ММР покоління
IV все ще потребують великої кількості до-
сліджень та розробок, щоб бути достатньо
надійними та економічними, аби виправда-
ти їх комерційне широкомасштабне впрова-
дження. Вони не будуть доступні для комер-
ційного використання протягом принаймні
двох наступних десятиліть.
Серед легководних малих реакторів
найбільш вірогідним претендентом на пер-
шочергове впровадження є NuScale Power
модуль [11], створений на базі розробок
Орегонського університету однойменною
компанією, контрольованою інжинірин-
говою корпорацією Fluor Corporation. Він
став першим в Сполучених Штатах Аме-
рики малим реактором сучасної конструк-
ції, стосовно до якого Комісія з ядерного
регулювання почала в грудні 2016 р. про-
цедуру сертифікації. Енергетичний блок
NuScale станції складається з 12 модулів
електричною потужністю 50 МВт (ел.) ко-
жен, занурених в великий водяний басейн
[10]. Постачальник технології планує за-
пустити перші реактори NuScale в США
в 2026—2030 рр. Заводське виготовлення
цих модулів заплановано на кінець 2020 р.,
встановлення першого модуля на площад-
ці АЕС – на початку 2024 р., а повну комп-
лектацію станції у складі 12 модулів – у
2025 р.[12].
Компанія Holtec International, яка спе-
ціалізується насамперед на технологіях у
сфері післяреакторного ЯПЦ і виробництві
устаткування для АЕС, через свою дочірню
структуру SMR LLC впроваджує свій мо-
дульний реактор SMR-160 [13], заснований
на технології HI-SMUR (підземний модуль-
ний реактор з внутрішньовластивою безпе-
кою). Виготовлення обладнання та будівни-
цтво готового до експлуатації SMR-160 за-
плановано до 2024 р. [14]. Передбачається
підземне зберігання використаного палива
на майданчику станції протягом 100 років
експлуатації. За оцінкою Holtec, перший
блок може бути побудований приблизно за
3 роки, а весь цикл будівництва складе 5 ро-
ків. Коефіцієнт використання встановленої
потужності (КВВП) при експлуатації пере-
вищить 99%, а термін експлуатації складе 80
років. Такий енергоблок матиме потужний
маневрений режим зі зміною потужності на
40% за одну годину. Вартість одного енерго-
блоку з SMR-160 попередньо оцінюється в
1 мільярд доларів. Але в разі виготовлення
в Індії очікується здешевлення на 20—30%
[15]. Найкраща оцінка вартості показує, що
блок SMR-160 може бути встановлений під
46
Т.П. НЕЧАЄВА
ISSN 1562-8965. The Problems of General Energy, 2018, issue1(52)
ключ Holtec за приблизно 650 мільйонів до-
ларів США у доларах 2015 р. Наразі компа-
нія Holtec розглядає можливість локалізації
на українських підприємствах виготовлен-
ня обладнання для SMR-160 і виробництва
в країні палива для цих реакторів [16].
На оцінку економічної ефективності впро-
вадження нових генеруючих потужностей
значно впливатимуть існуючі та перспектив-
ні міжнародні екологічні зобов’язання Укра-
їни, які висувають жорсткі вимоги до тепло-
вої генерації на органічному паливі. Прак-
тично всі вугільні енергоблоки вітчизняних
теплових електростанцій перетнули межу
паркового ресурсу і потребують проведення
або кардинальної реконструкції з впрова-
дженням заходів для забезпечення виконан-
ня екологічних вимог Енергетичного співто-
вариства щодо викидів забруднювачів, або
заміни на нові екологічно чисті технології.
Ратифікація Україною Паризької угоди
про зміну клімату, яка має на меті скорочен-
ня викидів парникових газів і стримування
зростання середньої температури на планеті
на позначці менше 2 °C, визначила прагнен-
ня країни до низьковуглецевого розвитку.
Пріоритетний розвиток атомної енергетики
як одного з найбільш економічно ефектив-
них низьковуглецевих джерел енергії, що
сприятиме вирішенню проблеми декарбоні-
зації та зниження викидів парникових газів
енергетичного сектору країни, зі зростан-
ням частки атомної генерації в загальному
обсязі виробництва електроенергії, визна-
чено у новій Енергетичній стратегії України
на період до 2035 р. [3].
Для порівняння економічної ефективнос-
ті впровадження різних технологій генера-
ції електроенергії застосовується показник
середньозваженої (приведеної) собівартос-
ті виробництва електроенергії за життєвий
цикл [17], з врахуванням всіх витрат життє-
вого циклу на будівництво, комерційну екс-
плуатацію, виведення з експлуатації та ней-
тралізацію відходів виробництва, інфляції
та альтернативної вартості капіталу шляхом
застосування ставки дисконту, і визначаєть-
ся за формулою:
E
kT
k
LCC
kLCOE
k
r
W
CC
1
11
,
де Ck
LCOE – середньозважена собівартість
виробництва електроенергії технологією
k, дол. США/МВт год; Ck
LCC – середньозва-
жені витрати на виробництво електричної
енергії технологією k за життєвий цикл, які
вимірюються в грошових одиницях, причо-
му номінальна вартість грошей відповідає
першому етапу комерційної експлуатації
технології, дол. США; TE
k − термін комер-
ційної експлуатації електростанції, років;
τ − етап життєвого циклу, рік; Wkτ – вироб-
ництво електроенергії у етапі τ, МВт год;
r − значення дисконту, %/100.
Середньозважені витрати на виробни-
цтво електроенергії протягом життєвого
циклу технології визначаються за форму-
лою [18]:
C
k
C
k
T
T
K
kLCC
k
r
CC
1
11
C
k
E
k
C
k
C
k
TT
T
T
V
k
I
k
M
k
r
fCCC
1
11
Z
k
C
k
E
k
C
k
E
k
C
k
TTT
TT
T
Z
k
r
C
1
11
,
де TC
k − термін будівництва електростан-
ції з моменту початку вкладення перших
інвестицій і до часу її пуску в комерційну
експлуатацію, років; CK
kτ – капіталовкла-
дення в електростанцію для відповідного
етапу будівництва; CM
kτ − умовно-постійні
витрати на експлуатацію та технічне об-
слуговування для відповідного етапу ко-
мерційної експлуатації електростанції;
CI
kτ – фінансові витрати на сплату відсотків
за запозиченими коштами; CV
kτ(f) − умовно-
змінні виробничі витрати, які визначаються
як функція від режиму роботи технології f;
TZ
k − термін виводу електростанції з екс-
плуатації, років; CZ
kτ – фінансові витрати на
зняття з експлуатації.
Загалом, витрати на будівництво атомних
електростанцій значно вищі, ніж для вугіль-
них або газових установок через необхід-
ність використання спеціальних матеріалів,
а також для включення складних функцій
безпеки та резервного обладнання. Це скла-
дає більшу частину вартості ядерної генера-
ції, однак після побудови станції змінні ви-
трати є незначними. Щонайменше 60% со-
47
Оцінка доцільності впровадження перспективних ядерних реакторів з урахуванням вимог
до надійності та екологічності функціонування ОЕС України
ISSN 1562-8965. The Problems of General Energy, 2018, issue1(52)
бівартості електроенергії, виробленої АЕС,
складають капітальні витрати. Вартість так
званих «одномоментних» («овернайт») ка-
піталовкладень включає в себе витрати на
проектування, закупівлю обладнання та
будівництво (engineering, procurement and
construction – EPC), витрати власників (зем-
ля, інфраструктура охолодження, пов’язані
з будівництвом роботи на ділянці, комута-
тори, управління проектами, ліцензії тощо)
та різні непередбачувані обставини. Близь-
ко 80% «овернайт» вартості відноситься до
витрат на EPC, причому близько 70% з них
складаються з прямих витрат (фізичне об-
ладнання з робочою силою та матеріалами
для його складання) та 30% непрямих ви-
трат (наглядовий інжиніринг та підтримка
витрат на оплату праці з деякими матеріа-
лами) [19]. Решта 20% «овернайт» вартості
складають непередбачені витрати та витра-
ти власників (в основному, вартість систем
тестування та на навчання персоналу).
Розрахунки, зроблені Агенством з ядер-
ної енергетики (NEA) для атомних електро-
станцій, побудованих в країнах ОЕСР, по-
казали зростання капітальних витрат з при-
близно 1900 дол. США/кВт в кінці 1990-х рр.
до 3850 дол. США/кВт у 2009 р. [19]. Оцін-
ки 2015 р. питомих капітальних витрат [17]
на будівництво удосконалених легководних
ядерних установок показали значні розбіж-
ності і становили від 2021 дол. США/кВт
в Південній Кореї до 6215 дол. США/кВт
в Угорщині. Середнє значення питомих ка-
пітальних витрат відповідає діапазону від
4530 до 5600 дол. США/кВт, а світова ме-
діана становить 4100 дол. США/кВт [19].
За оцінками постачальників ММР (Holtec,
B&W, NuScale Power, KEPCO/KAERI), вар-
тість будівництва станцій з їх реакторами в
середньому не перевищить $5000/кВт.
Діапазон капітальних витрат для вугільних
електростанції за даними 2015 р.серед країн
ОЕСР становив від 1218 дол. США/кВт в Ко-
реї до 3067 дол. США/кВт у Португалії [17].
У країнах, що не входять до ОЕСР, капіта-
ловкладення становили 2222 дол. США/кВт
в ПАР та 813 дол. США/кВт у Китаї. Вар-
тість овернайт у країнах ОЕСР для електро-
станції на природному газі коливається від
845 доларів дол. США/кВт в Кореї до 1289
дол. США/кВт у Новій Зеландії.
Витрати на виведення з експлуатації скла-
дають близько 9—15% від початкової капі-
тальної вартості атомної електростанції.
У США вони складають 0,1—0,2 цента/
кВт год, що становить не більше 5% вартості
виробленої електроенергії [19].
Для порівняльної оцінки економічної
ефективності впровадження технологій,
працюючих в маневреному режимі зміни
потужності при покритті добового графіка
навантаження енергосистеми, розрахова-
но середньозважені собівартості виробни-
цтва електроенергії атомних та теплових
енергоблоків з використанням наведених
у табл. 3 та 4 діапазонів значень вихідних
даних кожної технології.
Таблиця 3 – Вихідні дані для атомних технологій
Технологія
Показник ВВЕР-1200 ВВЕР-1000 SMR-160 NuScale
Питомі капіталовкладення,
дол. США/кВт 4000—4500 3200—3600 4000—4500 4500—5000
Термін експлуатації, років 55—65 45—55 70—80 50—60
Термін будівництва, років 6—8 6—8 3—5 3—5
Умовно-постійні витрати,
дол. США/кВт на рік 60—80 60—80 80—100 80—100
Умовно-змінні витрати,
дол. США/МВт год 9—14 7—11 14—22 14—22
Коефіцієнт готовності
до несення навантаження 0,85—0,9 0,8—0,85 0,9—0,95 0,9—0,95
48
Т.П. НЕЧАЄВА
ISSN 1562-8965. The Problems of General Energy, 2018, issue1(52)
Таблиця 4 – Вихідні дані для технологій на органічному паливі
Технологія
Показник
Циркулюючий
киплячий
шар (ЦКШ),
вугілля
Ультра-
надкритичне
спалювання
вугілля (УНК)
Внутрішньо-
циклова
газифікація
вугілля (ВЦГВ)
Парогазова
установка
(ПГУ),
природний
газ
Питомі
капіталовкладення,
дол. США/кВт
2000—2200 2200—2400 2300—2500 1000—1200
Термін експлуатації,
років 35—45 35—45 35—45 30—40
Термін будівництва,
років 5—7 5—7 5—7 3—5
ККД, % 36 45 43 57
Таблиця 5 – Середньозважена собівартість виробництва електроенергії технологій
за життєвий цикл, дол. США/МВт год.
Режим роботи № 1 № 2 № 3
Атомні технології
ВВЕР-1200 66,0 75,2 84,9
ВВЕР-1000* 58,3 62,1 66,3
SMR-160 72,3 81,6 91,8
NuScale 77,9 88,2 99,4
Технології на органічному паливі
Плата за викиди СО2 0,1–0,5 дол. США/т
ЦКШ 84,8 91,9 99,9
УНК 109,9 118,7 129,1
ВЦГВ 115,5 125,9 137,2
ПГУ 111,5 115,3 120,5
Плата за викиди СО2 1–5 дол. США/т
ЦКШ 88,5 95,6 103,7
УНК 112,6 121,3 131,8
ВЦГВ 118,0 128,4 139,7
ПГУ 112,7 116,5 121,7
Плата за викиди СО2 10–30 дол. США/т
ЦКШ 115,0 122,2 130,7
УНК 131,7 140,6 151,2
ВЦГВ 136,3 146,7 158,3
ПГУ 121,3 125,1 130,4
* Для ВВЕР-1000 зниження навантаження складає до 75% номінальної потужності.
49
Оцінка доцільності впровадження перспективних ядерних реакторів з урахуванням вимог
до надійності та екологічності функціонування ОЕС України
ISSN 1562-8965. The Problems of General Energy, 2018, issue1(52)
При цьому у розрахунках використовува-
лись такі режими роботи: № 1 – робота на 100%
потужності протягом доби, № 2 – розвантажен-
ня на 50% у години мінімального навантажен-
ня енергосистеми (для блока ВВЕР-1000 міні-
мальний рівень розвантаження складає 75%
від номінальної потужності) і 100% потужнос-
ті при роботі в інших частинах добового графі-
ка, № 3 – розвантаження на 50% у години мі-
німуму навантаження, 75% рівень потужності
у напівпіковій частині графіка навантаження і
100% потужності у години максимуму наван-
таження. Крім того, розглядалися такі діапазо-
ни плати за викиди СО2: 0,1—0,5 дол. США/т,
1—5 дол. США/т та 10—30 дол. США/т.
Порівняння результатів розрахунків се-
редньозваженої собівартості виробництва
електроенергії (табл. 5) показало, що атомні
технології більш економічно ефективні, по-
рівняно з генерацією на органічному паливі,
особливо при зростанні екологічних вимог.
При зростанні плати за викиди СО2, що
очікується в майбутньому при запроваджен-
ні довгострокової стратегії низьковуглеце-
вого розвитку та вуглецевого ринку, впро-
вадження атомних технологій має значні
економічні переваги, порівняно з техноло-
гіями на органічному паливі. Зокрема, со-
бівартості вугільних та газових технологій
при їх використанні у змінних режимах ро-
боти значно зростають при збільшенні пла-
ти за вуглецеві викиди при незмінних со-
бівартостях малих легководних модульних
реакторів, що використовуються в таких же
маневрених режимах експлуатації.
ВИСНОВКИ
1. Пріоритетними напрямами розвитку
атомної енергетики України є заміщення
діючих атомних енергоблоків після закін-
чення терміну їх експлуатації потужними
енергоблоками з легководними реакторами
під тиском типу ВВЕР, працюючих в базо-
вому режимі навантаження, та впроваджен-
ня малих модульних реакторів з водою під
тиском, здатних працювати з широким діа-
пазоном зміни потужності.
2. Доцільність будівництва нових потужних
удосконалених енергоблоків типу ВВЕР на пло-
щадках існуючих АЕС обумовлено багаторіч-
ним досвідом їх експлуатації, значною локалі-
зацією виробництва з розвинутою інфраструк-
турою для впровадження, наявністю власного
видобутку урану, наявністю схеми постачання
свіжого ядерного палива і вирішеного питання
зберігання відпрацьованого ядерного палива.
3. Малі модульні реактори доцільні до
впровадження як маневрене джерело ви-
робництва електроенергії, особливо при
збільшенні у структурі ОЕС України частки
генерації з мінливою слабопрогнозованою
потужністю. При більш жорстких вимогах
щодо обсягів вуглецевих викидів та збіль-
шенні плати за такі викиди малі модульні
реактори при роботі у змінних режимах
навантаження стають набагато економічно
ефективнішими порівняно з вугільною ге-
нерацією. Локалізація виробництва модуль-
них реакторів на території України, а також
очікуване зменшення капіталовкладень піс-
ля серійного запуску проекту збільшує еко-
номічну привабливість їх впровадження.
3. Перевагами малих модульних реакто-
рів перед традиційними потужними атомни-
ми енергоблоками є невеликі масогабаритні
розміри, що полегшує транспортування до
майданчика, серійне заводське виготовлення
та можливості комплектації установки з де-
кількох одиничних модулів. Це сприяє скоро-
ченню термінів будівництва, потребує більш
низьких початкових капіталовкладень, надає
можливості нарощування потужності зі збіль-
шенням попиту на електроенергію, гнучкість
у використанні через незалежність роботи
модулів у межах однієї багатомодульної уста-
новки і розміщення на територіях, непридат-
них для звичайних великих реакторів.
4. Ядерні енергоблоки четвертого поко-
ління поки що знаходяться на стадії пілот-
них проектів та концептуальних розробок
і не будуть комерційно реалізовані щонай-
менше протягом двох наступних десятиліть.
Впровадження реакторів на швидких ней-
тронах для вирішення питання використан-
ня відпрацьованого ядерного палива можли-
во розглядати у перспективі після 2035 р. за
умови відпрацювання таких технологій у ко-
мерційному масштабі, зниження їх експлуа-
таційних витрат та створення потужностей
з переробки та фабрикації палива за умови
дотримання вимог щодо нерозповсюдження
ядерної зброї та безпеки паливного циклу.
50
Т.П. НЕЧАЄВА
ISSN 1562-8965. The Problems of General Energy, 2018, issue1(52)
1. The Power Reactor Information System
(PRIS). URL: https://www.iaea.org/PRIS/home.
aspx.
2. Недашковський Ю. Пілотний проект
«Енергетичний міст «Україна – ЄС» як пер-
ший крок на шляху повної синхронізації енер-
госистем України та Євросоюзу. Енергоатом
України. 2017. № 1(44). C. 5–9. URL: http://
www.energoatom.kiev.ua/ru/press/lemag/46921-
jurnal_energoatom_ukrainy yanvariyun/.
3. Енергетична стратегія України на період до
2035 року «Безпека, енергоефективність, конку-
рентоспроможність». URL: http://mpe.kmu.gov.
ua/minugol/doccatalog/document?id=245239554.
4. Uranium 2016: Resources, Production and
Demand. A Joint Report by the Nuclear Energy
Agency and the International Atomic Energy
Agency. OECD. 2016. NEA №73014. URL:
https://www.oecd-nea.org/ndd/pubs/2016/7301-
uranium-2016.pdf.
5. Про схвалення Концепції Державної цільо-
вої економічної програми розвитку атомно-про-
мислового комплексу на період до 2020 року.
Розпорядження Кабінету Міністрів України від
9 листопада 2016 р. № 943-р. URL: http://zakon3.
rada.gov.ua/laws/show/943-2016-%D1%80.
6. Nuclear power plants in commercial operation
or operable. URL: http://www.world-nuclear.org/
information-library/nuclear-fuel-cycle/nuclear-
power-reactors/nuclear-power-reactors.aspx.
7. Рибчук О. Будівництво енергоблоків № 3,
4 Хмельницької АЕС. Аналіз можливостей.
Презентації з круглого столу «Атомна енер-
гетика: інвестиції в майбутнє України» в рам-
ках Дня атомної енергетики 2017. URL: http://
www.energoatom.kiev.ua/fi les/fi le/5_ribchuk_ap_
dobudova_haes_anal_z_mozhlivostey_(2). Rar.
8. Technical and Economic Aspects of Load
Following with Nuclear Power Plants. Nuclear
Energy Agency. Organisation for economic co-
operation and development. 2011. URL: https://
www.oecd-nea.org/ndd/reports/2011/load-
following-npp.
9. Панов С. АЭС научат маневрировать.
Атомный эксперт. 2016. № 9(51). С. 26―29.
10. Ingersoll D. T., Colbert C., Houghton Z.,
Snuggerud R., Gaston J. W., Empey M. Can nuclear
energy and renewables be friends? Proceedings of
the 2015 International Congress on Advances in
Nuclear Power Plants (ICAPP 2015), Nice, France.
May 2―6, 2015. URL: http://www.nuscalepower.
com/images/our_technology/nuscale-integration-
with-renewables_icapp15.pdf.
11. NuScale Power, LLC. URL: http://www.
nuscalepower.com/.
12. Шульга И. Подснежники ренессанса.
Атомный експерт. 2017. № 6(57). С. 37―47.
13. SMR LLC. URL: https://smrllc.com/
14. Сінгх К. Інноваційні технології Holtec
на службі атомно-енергетичного комплек-
су України. День атомної енергетики. Київ,
8 листопада 2017 року. URL: http://www.
energoatom.kiev.ua/files/file/1_kr_s_s_ngh_
holtek_tehnolog_holtek_dlya_nnovac_ynogo_
rozvitku_ukra_ni.ppt.
15. Holtec предлагает SMR-160 Индии.
AtomInfo.Ru. 08.10.2017. URL: http://www.
atominfo.ru/newsq/x0609.htm.
16. Энергоатом и Holtec обсудили перспективы
строительства малых модульных реакторов
SMR-160. 20.07.2017. URL: http://uaenergy.
com.ua/post/29359/energoatom-i-oltec-obsudili-
perspektivy-stroitelstva/.
17. Projected Costs of Generating Electricity 2015
Edition. International Energy Agency, Nuclear
Energy Agency, Organisation for Economic Co-
Operation and Development. 2015. URL: https://
www.iea.org/publications/freepublications/
publication/ElecCost2015.pdf.
18. Шульженко С.В. Показники ефективнос-
ті функціонування та розвитку електричних
станцій в умовах ринку. Проблеми загальної
енергетики. 2009. № 2(20). С. 7―13.
19. The Economics of Nuclear Power (Updated
August 2017). URL: http://www.world-nuclear.
org/information-library/economic-aspects/
economics-of-nuclear-power.aspx.
Надійшла до редколегії 12.03.2018
|
| id | systemreorg-article-651 |
| institution | System Research in Energy |
| keywords_txt_mv | keywords |
| language | Ukrainian |
| last_indexed | 2026-07-19T01:19:47Z |
| publishDate | 2018 |
| publisher | General Energy Institute of the National Academy of Sciences of Ukraine |
| record_format | ojs |
| resource_txt_mv | systemreorg/e0/b71aecffad9cf6e37490f0e5905d2de0.pdf |
| spelling | systemreorg-article-6512026-07-18T12:57:44Z Assessment of the expediency of introducing advanced nuclear reactors with regard for requirements to the reliability and ecological compatibility of the operation of Ukrainian UPS Оцінка доцільності впровадження перспективних ядерних реакторів з урахуванням вимог до надійності та екологічності функціонування ОЕС України Nechaieva T.P. nuclear power, maneuvering, small modular reactors, technology, levelized сost of electricity. атомна енергетика, маневрування, малі модульні реактори, технологія, середньозважена собівартість виробництва електроенергії. We have identified priority areas for the development of Ukrainian nuclear power industry with using advanced nuclear reactors, taking into account the need for their use in maneuverable operating modes to ensure the sustainability and reliability of Ukraine's UPS. We carried out a comparative assessment of the economic efficiency of the introduction of nuclear technologies and fossil fuel technologies operating in maneuvering regimes, which showed the feasibility of using advanced small modular reactors subject to increasing requirements for low-carbon development of the country. Визначено пріоритетні напрями розвитку атомної енергетики України з використанням перспективних ядерних реакторів з урахуванням необхідності їх використання у маневрених режимах роботи для забезпечення стійкості і надійності ОЕС України. Оцінено економічну ефективність впровадження атомних технологій та технологій на органічному паливі, працюючих в маневрених режимах, яка засвідчила доцільність використання перспективних малих модульних реакторів в умовах зростання вимог щодо низьковуглецевого розвитку країни. General Energy Institute of the National Academy of Sciences of Ukraine 2018-03-30 Article Article application/pdf https://systemre.org/index.php/journal/article/view/651 10.15407/pge2018.01.041 System Research in Energy; No. 1 (52) (2018): The Problems of General Energy; 41-50 Системні дослідження в енергетиці; № 1 (52) (2018): Проблеми загальної енергетики; 41-50 2786-7102 2786-7633 uk https://systemre.org/index.php/journal/article/view/651/565 Copyright (c) 2018 Nechaieva T.P. https://creativecommons.org/publicdomain/zero/1.0 |
| spellingShingle | nuclear power maneuvering small modular reactors technology levelized сost of electricity. Nechaieva T.P. Assessment of the expediency of introducing advanced nuclear reactors with regard for requirements to the reliability and ecological compatibility of the operation of Ukrainian UPS |
| title | Assessment of the expediency of introducing advanced nuclear reactors with regard for requirements to the reliability and ecological compatibility of the operation of Ukrainian UPS |
| title_alt | Оцінка доцільності впровадження перспективних ядерних реакторів з урахуванням вимог до надійності та екологічності функціонування ОЕС України |
| title_full | Assessment of the expediency of introducing advanced nuclear reactors with regard for requirements to the reliability and ecological compatibility of the operation of Ukrainian UPS |
| title_fullStr | Assessment of the expediency of introducing advanced nuclear reactors with regard for requirements to the reliability and ecological compatibility of the operation of Ukrainian UPS |
| title_full_unstemmed | Assessment of the expediency of introducing advanced nuclear reactors with regard for requirements to the reliability and ecological compatibility of the operation of Ukrainian UPS |
| title_short | Assessment of the expediency of introducing advanced nuclear reactors with regard for requirements to the reliability and ecological compatibility of the operation of Ukrainian UPS |
| title_sort | assessment of the expediency of introducing advanced nuclear reactors with regard for requirements to the reliability and ecological compatibility of the operation of ukrainian ups |
| topic | nuclear power maneuvering small modular reactors technology levelized сost of electricity. |
| topic_facet | nuclear power maneuvering small modular reactors technology levelized сost of electricity. атомна енергетика маневрування малі модульні реактори технологія середньозважена собівартість виробництва електроенергії. |
| url | https://systemre.org/index.php/journal/article/view/651 |
| work_keys_str_mv | AT nechaievatp assessmentoftheexpediencyofintroducingadvancednuclearreactorswithregardforrequirementstothereliabilityandecologicalcompatibilityoftheoperationofukrainianups AT nechaievatp ocínkadocílʹnostívprovadžennâperspektivnihâdernihreaktorívzurahuvannâmvimogdonadíjnostítaekologíčnostífunkcíonuvannâoesukraíni |