Морской коммерческий атом

ОБЗОР / #5_ИЮНЬ_2024
Текст: Андрей УВАРОВ / Фото: Unsplash.com, Corepower.energy, Google.com, Фонд «АТОМ», Nasa.gov

Энергоэффективность и надежность вкупе с экологичностью — ​так выглядит сегодня набор требований к источникам энергии для морского гражданского транспорта. Атомная энергетика удовлетворяет всем этим требованиям. Каковы же перспективы использования атома в коммерческом морском судоходстве?

Мировое потребление ископаемого топлива в судоходстве составляет около 350 млн тонн в год — ​без малого около 3 % мировых выбросов углекислого газа. В июле 2023 года Международная морская организация (IMO) утвердила предварительную цель по достижению нулевого уровня выбросов парниковых газов в судоходстве к 2050 году. Ее можно достичь разными методами: использовать более крупные суда, повышать КПД двигателей или применять альтернативные виды топлива. По мнению аналитиков, перспективной заменой углеводородному топливу может стать атомная энергия.
Выбросы парниковых газов по секторам экономики (май 2022 года)
Традиционная область применения ядерной энергии в судостроении — ​это военные корабли, атомные подводные лодки и ледоколы, первым из которых стал советский «Ленин», введенный в эксплуатацию в 1959 году. В СССР, а затем в России был создан атомный ледокольный флот, до сих пор остающийся единственным в мире. По сравнению с обычными ледоколами, работающими на ископаемом топливе, атомные обладают рядом технических и экономических преимуществ. Сегодня на первый план выходит еще один существенный плюс таких судов — ​низкие выбросы парниковых газов.

Многие компании в разных странах мира активно изучают способы применения ядерной энергии в двигательных установках судов. Например, американская TerraPower проектирует инновационные атомные реакторы, которые можно будет использовать для выработки энергии на торговых судах. Британский стартап Core Power, созданный в 2018 году, тоже разрабатывает реакторные технологии, которые можно будет применять на морском транспорте. Китай планирует создать атомные ледоколы для проводки судов в арктических широтах, а также заявил о планах создать и разместить в Южно-­Китайском море 20 плавучих атомных электростанций. Samsung Heavy Industries, южнокорейский судостроительный гигант, намерен объединить усилия с Корейским научно-­исследовательским институтом атомной энергии и разработать реакторы на расплавленных солях для морских силовых установок. Японские судостроительные компании и Det Norske Veritas (DNV) совместно завершили концептуальный проект сверхбольшого контейнеровоза вместимостью 20 тыс. TEU, оснащенного термоядерным реактором.

Некоторые страны прорабатывают законодательство, касающееся атомных торговых судов. Например, в 2022 году Великобритания приняла Положение о торговом мореплавании. Оно применимо к атомным судам Соединенного Королевства, где бы они ни находились, и к ядерным судам других стран, находящимся в водах королевства. Положение не применяется к военным кораблям и вспомогательным морским судам; кораблям, принадлежащим или эксплуатируемым государством и занятым только на правительственной некоммерческой службе. Положение устанавливает специфические требования к безопасности, конструкции, эксплуатации и т. п. ядерных судов.
Роль IMO
Международная морская организация (IMO) в 1958 году стала специализированным учреждением ООН. Ее штаб-квартира находится в Лондоне, пять региональных офисов — ​в Кот-д'Ивуаре, Гане, Кении, на Филиппинах, в Тринидаде и Тобаго. В ее состав в 2019 году входили 174 государства-­члена, три ассоциированных члена и более 145 организаций-­наблюдателей. Шесть официальных языков IMO: арабский, китайский, английский, французский, русский и испанский.

IMO — ​глобальное нормотворческое учреждение в области защиты, безопасности и экологического воздействия международного судоходства. Ее основная задача — ​создание справедливой, эффективной, общепринятой и повсеместно применяемой нормативно-­правовой базы для мировой судоходной отрасли.

На волнах истории
В мировой истории есть примеры успешного и не очень применения коммерческих морских судов.

В США в 1962 году было построено грузо-­пассажирское демонстрационное судно «Саванна» с ядерным реактором.

Инициатором его строительства был президент Дуайт Эйзенхауэр. СССР и США соперничали по всем направлениям, и американский Конгресс принял программу развития гражданской атомной энергетики «Атом ради мира», созвучную программе СССР «Мирный атом». Назвали новый атомоход тоже со смыслом. Дело в том, что американский пароход «Саванна» был первым пароходом, пересекшим Атлантический океан.

«Саванна» преодолела 450 тыс. морских миль с одной заменой топлива и посетила порты 29 стран, продемонстрировав безопасность использования атомных торговых судов. Однако из-за относительно высокой стоимости строительства и обслуживания судно было выведено из эксплуатации после 10 лет службы. Сейчас оно используется как музей.

В 1968 году было введено в эксплуатацию немецкое грузовое, а также исследовательское судно «Отто Хан», преодолевшее 650 тыс. морских миль. Судно прошло испытания в крайне тяжелых погодных условиях и успешно выполнило поставленные перед ним исследовательские задачи. Однако, хотя «Отто Хан» не имел технических дефектов, его маршруты были ограничены из-за вопросов, связанных с ядерным регулированием, например, ему было отказано в посещении некоторых портов. Поскольку эксплуатационные расходы были высоки, в 1979 году «Отто Хан» был переоборудован в обычное судно с дизельным двигателем.

В 1963 году в Японии начались работы по созданию атомного судна «Муцу». Оно должно было стать океанографическим научным кораблем. В 1969 году состоялся его спуск на воду и начался монтаж ядерной энергетической установки, которую разрабатывали с 1964 года отдельно от судна. Первые ходовые испытания начались в 1974 году, и почти сразу же судно было вынуждено отправиться на свой первый ремонт — ​были выявлены серьезные проблемы с защитой реактора. СМИ раздули масштаб проблемы, из-за чего судну долго не разрешали подойти к берегу и пришвартоваться в порту. Государство создало комиссию для расследования инцидента, выяснившую, что причиной стали конструкторские ошибки, допущенные на стадии проектирования. В процессе ремонта постоянно выявлялись технические недочеты. Их устранение затянулось до 1990 года. С 1990 по 1992 год атомоход совершил несколько недолгих плаваний вблизи японских островов. Судостроители несколько раз безуспешно пытались получить сертификат на эксплуатацию судна. В 1995 году было принято решение об удалении с «Муцу» ядерного реактора. Судно пошло на дезактивацию и было списано, так и не осуществив свою исследовательскую океанографическую функцию.

В СССР в 1988 году был введен в эксплуатацию единственный в мире атомный лихтеровоз «Севморпуть». Судно до сих пор успешно эксплуатируется.

Техническая реализуемость
По мнению российских отраслевых экспертов, инициатива IMO о переводе всех коммерческих судов в мире на атомную энергию вполне реализуема. Однако озвученный горизонт планирования — ​2050 год — ​делает задачу сложной с технологической точки зрения. В перспективе речь действительно должна идти о масштабном переоснащении и модернизации всех имеющихся судов. По данным издания korabel.ru, в конце 2022 года средний возраст судов (всех типов) в мире превысил 20 лет, причем почти 70 % из них оказались старше 15 лет. При этом существенной частью судов владеют небольшие частные компании, не способные самостоятельно профинансировать постройку нового судна или его глубокую модернизацию. То есть, согласно инициативе IMO, до 2050 года фактически необходимо полностью заменить весь морской и речной парк транспортных средств.

При этом цели по декарбонизации могут быть достигнуты не только за счет внедрения судовых ядерных источников энергии — ​перспективными выглядят проекты с водородсодержащим топливом (например, аммиаком и метанолом) и «биодизелем». Переход с дизельных двигателей на водородное топливо может стать основным трендом. И, безусловно, часть обновленного судового парка смогут составить атомные суда.

Мы спросили российских конструкторов: какой объем НИОКР необходимо провести, чтобы создать пилотный проект коммерческого судна? Из каких этапов должны состоять такие НИОКР и сколько это займет времени? По мнению экспертов, речь не идет о создании проекта с нуля. Если опираться на отработанные и референтные решения в части как судовых, так и реакторных технологий, можно осторожно говорить о возможности создания пилотного коммерческого объекта через шесть-­восемь лет с момента старта проекта, по другим оценкам — ​не менее чем через 10 лет при условии, что вопросы нормативного регулирования будут решаться параллельно.

Выбор апробированной технологии, а также наличие прототипа или предыдущего опыта, по мнению экспертов, — ​ключевые моменты, сокращающие срок разработки на 10−15 лет. Сегодня это только водо-водяные реакторы, и в ближайшие 25 лет можно будет строить атомные коммерческие контейнеровозы только с ВВЭР. Так, российский реактор РИТМ‑200 может быть адаптирован для применения на коммерческих судах с обогащением топлива около 15 %, максимум 20 %. А вот ЯЭУ субмарин и авианосцев США не смогут быть использованы в гражданских целях, так как на них используется топливо с обогащением гораздо более высоким, чем разрешено Договором о нераспространении ядерного оружия.

Стадии НИОКР, считают эксперты, будут типовыми: эскизный и технические проекты для основного оборудования, выпуск проектной и конструкторской документации. Некоторые конструкторские решения, вероятно, потребуют экспериментальной отработки на наземном стенде и прототипе, способном ходить по морю. Однако, благодаря опыту эксплуатации ледоколов, весь объем НИОКР в России может быть завершен за два-четыре года.

Технология цифрового двой­ника способна серьезно сократить объем экспериментальных исследований, а значит, и финансовые, и временные затраты на реализацию новых проектов. Но, к сожалению, пока цифровой двой­ник не способен в полном объеме заменить проведение натурных испытаний, особенно в области разработки и создания объектов использования атомной энергии. Для валидации и верификации результатов программы все еще требуются создание стендовой базы и проведение исследований, в том числе базовых: теплогидравлических и прочностных. С помощью цифровых двой­ников можно отрабатывать нестандартные сценарии нормальной эксплуатации, проектных аварий, проводить дополнительный анализ режимов, не учтенных в техническом проекте. Технология оказалась крайне интересна регулирующим органам в атомной отрасли: регулятор может использовать ее для проведения собственного независимого анализа.

Мы также попросили российских атомщиков оценить попытки других стран применить на судах экзотические реакторные технологии. По их мнению, термоядерный реактор на коммерческом судне абсолютно неприменим. Он очень чувствителен к любым внешним воздействиям, таким как колебания и вибрации. Любая подвижка и любое изменение геометрии обрывает плазму и таким образом прекращает реакцию синтеза. На наземных установках принимаются серьезные меры для того, чтобы исключить вибрации и толчки, а как это реализовать на судне — ​пока непонятно. Гомогенные реакторы на расплавах солей имеют определенные преимущества с экономической точки зрения и не требуют перегрузки топлива, но в промышленных масштабах не апробированы. Как было упомянуто ранее, потребуется большой объем технологической отработки, прежде чем появится рабочий прототип.
Экологические риски
Специалисты Шанхайского университета (East China University of Political Science and Law) проанализировали возможность применения атомной энергии на морских гражданских судах. Результаты исследования напечатаны в International Journal of Environmental Research and Public Health в феврале 2023 года. В статье поднят ряд острых проблем, в том числе регулирования потенциальных экологических рисков.

Во-первых, считают эксперты, ежедневная эксплуатация торговых судов с ядерными установками создает выбросы низкого уровня радиации, что может вызвать стойкое малодозное радиоактивное загрязнение морской среды. Изменения температуры, сопряженные с эксплуатацией таких судов, могут негативно повлиять на морскую флору и фауну, изменить химический состав морской воды и вызвать экологический дисбаланс.

Во-вторых при определенных обстоятельствах, таких как столкновения судов, серьезные повреждения оборудования, пожар или взрывы, может возникнуть утечка радиоактивных веществ, что нанесет серьезный вред экологии. В-третьих, проблемой может стать обращение с радиоактивными отходами судов.

Редакция журнала Safety4sea еще в 2019 году, ссылаясь на документы МАГАТЭ, указала в качестве основных проблем применения атомных судов захоронение радиоактивных отходов в море в случае аварии с затоплением и возможный случайный выброс радиоактивности. В своем докладе К. Робертс (МАГАТЭ) подчеркнул, что агентство уже исследовало проблему захоронения, а другая экспертная группа рассмотрела возможность стандартизации методов океанографического радиационного мониторинга.

Более того, экранирование реактора важнее для морских установок, чем для наземных. Это связано не только с возможными столкновениями, но и с тем, что обслуживающий персонал судна находится поблизости от реактора, иногда даже в часы отдыха. Поэтому исследователи считают, что было бы разумно следовать рекомендациям Международной комиссии по радиологической защите (ICRP) относительно предельно допустимых доз облучения. По сути, весь экипаж атомного судна можно считать радиационными работниками, для которых ICRP допускает максимальную дозу 5 бэр в год. Что касается пассажиров таких судов, то они не должны подвергаться облучению более чем 0,5 бэра в год. Но поскольку жилые каюты обычно расположены вдали от машинных отделений, за одну поездку длительностью не более четырех месяцев практически невозможно получить 0,5 бэра.

Говоря о потенциальной опасности для окружающей среды при аварийных ситуациях, российские эксперты придерживаются мнения, что принципиальное значение в этой связи имеет тип перевозимого груза. То есть экологические последствия аварии неядерного танкера с сырыми нефтепродуктами на борту и последующим их разливом будут существенно серьезнее, чем от крушения атомного сухогруза с песком.

Тем не менее радиационная опасность у судов с ядерным реактором не нулевая, и в случае аварии возможно захоронение реакторной установки в мировом океане или недалеко от берега ­какой-либо страны. Страны, разрешившие проход такого судна по своим территориальным водам, должны принимать этот риск.

Эксперты, опрошенные «НАЭ», уверены: проблема обращения с отработавшим топливом должна быть решена, причем прозрачно и на уровне специального регулирующего международного органа. Требуется учет: кто изготовил топливо, когда его поставил, когда выгрузил и куда передал на хранение.
Нормативно-­правовая база (НПБ) и международная безопасность
В феврале 2024 года нидерландская консалтинговая компания ULC-Energy BV, специализирующаяся на исследованиях для атомной индустрии, завершила оценку целесообразности создания коммерческих морских судов с атомными источниками энергии, сообщается на сайте компании.

Работа была выполнена по заказу компании BHP Billiton. Это крупнейшая в мире горнодобывающая компания, в ней занято около 80 тыс. сотрудников, ее предприятия работают в Австралии, Великобритании и ряде стран Южной Америки. BHP осуществляет поставки ресурсов по всему миру, в числе прочего она торгует железной рудой, медью, никелем, углем и др. В связи с этим компания является крупным фрахтователем морских судов.

В исследовании ULC-Energy BV сравнила основные характеристики различных конструкций гражданских реакторов с требованиями к их потенциальному использованию в морском коммерческом судоходстве и проанализировала ряд нормативных, эксплуатационных и коммерческих проблем: доступ в порт, лицензирование и классификация судов, капитальные затраты, обучение и сертификация экипажа. Аналитики пришли к выводу, что создание системы коммерческих морских грузоперевозок на атомной энергии перспективно, но потребует комплексной выработки необходимых технических решений и, главное, принципиальных изменений в нормативной базе.

Такого мнения придерживаются и специалисты из Шанхайского университета. В упомянутой выше статье они пришли к выводу, что развитие НПБ не поспевает за внедрением ядерных технологий в морском судоходстве. Для эффективного регулирования эксплуатации торговых судов с ядерными двигателями и управления рисками для морской окружающей среды необходимо создать всеобъемлющую многостороннюю структуру, обеспечивающую:
  • институциональное руководство по навигационной безопасности этих судов;
  • предотвращение и контроль загрязнения ими морской среды;
  • оперативную, эффективную и адекватную компенсацию в случаях радиационных ­аварий.

Проанализировав существующую НПБ, авторы предлагают:
  • провести модернизацию правовых инструментов, касающихся безопасности мореплавания атомных торговых судов, дабы снизить риски загрязнения окружающей среды вследствие кораблекрушений;
  • учитывая, что причиной большинства морских аварий являются человеческие ошибки, разработать специальные правила подготовки экипажей атомных торговых судов;
  • уточнить обязанности и права государств флага, прибрежных государств и портов, дабы скоординировать их правила. Это облегчит навигацию атомных торговых судов и позволит обеспечить их доступ к портам и к морским поисково-­спасательным операциям в чрезвычайных случаях;
  • установить для атомных торговых судов особый режим ответственности и компенсаций. Сейчас, согласно правилам МАГАТЭ для наземных АЭС, ответственность за объекты использования атомной энергетики несут эксплуатирующие организации. Однако такой подход освобождает от ответственности судовладельцев и поставщиков. Кроме того, необходимо принять обязательные страховые требования и механизмы для обеспечения компенсации пострадавшим от аварий;
  • принять соглашения, специфичные для судов, предполагающих одновременное использование различных видов топлива;
  • разработать процедуры уведомления об авариях, поиске и спасательных операциях на море, мониторинге диффузии радионуклидов в океане и очистке от радиоактивного загрязнения.

Сейчас IMO разрабатывает международные правила использования альтернативного судового топлива и энергии. Уже установлены правила для газовых видов топлива (сжиженный природный газ, топливо на основе метилового/этилового спирта, водород, аммиак и т. д). Правила, применимые к атомным торговым судам, также могут быть сформулированы под эгидой IMO совместно с МАГАТЭ, что позволило бы решить проблему фрагментации и непоследовательности при составлении такого рода документов. Также IMO намерена ограничить выбросы углекислого газа, введя обязательный глобальный сбор за выбросы парниковых газов к 2027 году.

Российские эксперты считают, что существующая НПБ частично применима и для атомных торговых судов — ​иначе не были бы реализованы проекты атомных ледоколов или, к примеру, лихтеровоза «Севморпуть» и даже ПАТЭС «Академик Ломоносов». Однако основные сложности возникнут при пересечении судами государственных границ. Сегодня каждый факт пересечения границы транспортной или мобильной установкой с ядерными энергетическими источниками фиксируется в отдельном межправсоглашении. Также необходимо будет разграничить зоны ответственности региональных эксплуатирующих организаций ядерных морских судов.

Эксперты считают, что при обращении с отработавшим ядерным топливом можно использовать опыт эксплуатации атомного ледокольного флота. Перегрузка топлива ледоколов происходит на базе судов в Мурманске, отработавшее ядерное топливо вывозится на предприятия, осуществляющие его переработку, или на длительное хранение. При кратном увеличении количества атомных судов могут быть созданы специализированные сервисные или технические центры, которые займутся перезагрузкой топлива в реакторы и обращением с ОЯТ.

В портах потребуется создать дополнительную инфраструктуру, позволяющую оперативно реагировать на нештатные ситуации. Все это повлечет дополнительные финансовые затраты для портов, а в конечном счете они лягут на логистические компании, которые будут фрахтовать суда или которым они будут принадлежать.

В целом все отраслевые эксперты сходятся во мнении, что ключевой вопрос — ​совершенствование нормативно-­правовой базы. В идеале нужна конвенция, к которой присоединятся страны, намеренные впускать атомные суда в свои порты. Разработку НПБ можно провести под эгидой МАГАТЭ. Однако потребуется также создание специализированного международного регулятора, который установит общие правила как для ограниченного количества территориальных вод, так и для экстерриториальных вод в целом. К сожалению, для создания такого регулятора должно достичь консенсуса огромное количества сторон. А значит, разработка НПБ будет происходить экстремально медленно. Эксперты считают, что именно этот фактор, а не технологическая готовность будет сдерживать развитие атомного судоходства.

З. С. Устинова и С. А. Устинов (ПАО «Центральное конструкторское бюро „Айсберг“», Санкт-­Петербург) в статье, опубликованной в журнале «Труды Крыловского государственного научного центра» (Т. 2. № 392. 2020), придерживаются схожего мнения. По мнению авторов, соображения ядерной безопасности определяют требования не только к судам рассматриваемого типа, но и к береговой инфраструктуре; эти требования значительно отличаются от тех, которые сейчас применяются при обслуживании традиционных торговых судов.

Морские суда ходят между портами и через территориальные воды разных стран, так что процессы взаимного урегулирования и признания сертификатов безопасности становятся важнейшими при планировании эксплуатации судов с атомной энергетической установкой. Этот процесс усложняется тем, что национальные регуляторы разных стран применяют различные подходы к подтверждению принципов безопасности и международным требованиям в процессе сертификации. Власти государств полагаются на свои национальные законы.

По мнению Федора Веселова, заместителя директора Института энергетических исследований РАН, коммерческие суда потенциально намного доступнее для террористов и других желающих получить ядерные материалы, чем АПЛ и ледоколы. И это намного серьезнее, чем стоимость реализации проекта.

Эксперты сходятся во мнении, что возможность похищения топлива с судна должна быть полностью исключена мерами служб безопасности или технологически. Каким образом? Очевидно, что сопровождение каждого судна военным кораблем не целесообразно. Значит, его путь должен быть проложен так, чтобы секьюрити могли прибыть к нему в течение двух часов. Технологические же меры требуют соответствующих конструкционных особенностей реакторных установок.
Потребители и рентабельность
Согласно данным сайта аналитической и консалтинговой фирмы Mordor Intelligence, объем рынка морских грузовых перевозок оценивается в $ 381,69 млрд в 2024 году и, как ожидается, достигнет $ 471,81 млрд к 2029 году. При этом среднегодовой темп роста составит 4,33 % в течение прогнозируемого периода (2024−2029 годы). На долю отрасли морских грузовых перевозок приходится около 90 % мировой торговли. Морская торговля продолжает расширяться, принося выгоды потребителям по всему миру за счет конкурентоспособных затрат на перевозки. Благодаря растущей эффективности судоходства как вида транспорта и усилению экономической либерализации, перспективы дальнейшего роста отрасли хорошие. Однако пока возможности судостроения в части судов с ЯЭУ гораздо ниже растущего спроса.

По оценке российских специалистов, проекты коммерческих атомных судов могут быть рентабельными только при использовании парка таких судов, а не единичных контейнеровозов. Стоимость изготовления контейнеровоза известна и составляет около $ 200 млн. Для того чтобы установка атомного реактора на контейнеровоз была целесообразна, его стоимость должна составить 20−25 % стоимости всего судна. Это вполне достижимо, учитывая, что мощные дизельные установки на контейнеровозах тоже недешевы.

В исследовании, проведенном голландским техническим университетом TU Delft для компании C-Job Naval Architects, утверждается, что, хотя ядерная морская силовая установка требует больших капитальных затрат (CAPEX), она окупится в течение 5−15 лет в зависимости от стоимости топлива и эксплуатационного профиля судна. Кроме того, такая установка позволит достичь более высоких проектных скоростей, что сделает судно рентабельнее. Это связано с тем, что операционные затраты (OPEX) с увеличением скорости хода растут незначительно.

На основании исследования C-Job, как и ряд других исследователей, пришла к выводу: преимуществом в коммерческом судостроении будут обладать реакторы на расплавленной соли.

По мнению Микала Бё, председателя и генерального директора американской компании Core Power (статья в американском журнале The Maritime Executive за март 2023 года), вектор развития передовых реакторных технологий лежит в плоскости разработки морских реакторов на низкообогащенном топливе с разумными сроками его поставки и дозаправки.

М. Бё определил три основных критерия коммерческого успеха:
  • Максимальная топливная эффективность. Новые реакторы должны быть чрезвычайно экономичными, для того чтобы суда обходились без замены топлива в течение всего срока их эксплуатации. Это позволит избегать обращения со свежим и отработавшим топливом и, следовательно, соблюдать нормы нераспространения.
  • Минимальная зона готовности к чрезвычайным ситуациям (ЗГЧС) в порту. Для новых реакторов должна требоваться лишь крошечная ЗГЧС, не выходящая за пределы судна. Это позволит судам легко заходить в порты.
  • Малые усовершенствованные реакторы следует массово собирать на специальных предприятиях или верфях при высочайшем уровне обеспечения качества, что сделает их доступными по цене. Это серьезный отход от традиционных технологий строительства ядерных установок.

М. Бё делает вывод: два новых типа реакторов, отвечающих этим критериям и предлагающих оптимальные решения для применения в море, — ​это реактор на расплавах солей (MSR) и микрореактор на тепловых трубах (HPR).
Реактор на расплавах солей (MSR, ЖСР)
MSR (ЖСР) — ​это ядерный реактор, в котором в качестве топлива используются расплавы солей. MSR работает при очень высоких температурах (500−700 °C) и при атмосферном давлении, поэтому в случае аварии не возникает силы, выбрасывающей радионуклиды в окружающую среду. Это позволяет создать небольшую ЗГЧС в пределах корпуса судна, что делает возможными его заход в порт и проход по узким водным путям без необходимости создания вокруг расширенных безопасных зон. Функция пассивной безопасности MSR весьма желательна для морской среды. По мнению CEO Core Power, модульный MSR сможет обеспечивать 30 МВт в течение 20 лет на полной мощности. При максимальной продолжительной мощности (MCR), необходимой для морской тяги около 65 %, это позволит большому судну ходить на полной проектной скорости в течение 30 и более лет.

Несмотря на всю привлекательность ЖСР, технология вначале должна пройти отработку и апробацию. В Росатоме такой проект разрабатывается: принято решение построить на ФГУП «ГХК» исследовательский жидкосолевой реактор небольшой мощности, а также комплекс производства и переработки топлива для него. АО «НИКИЭТ» определено главным конструктором жидкосолевой исследовательской реакторной установки.
Реактор на тепловых трубах (HPR)
HPR — ​это инновационная усовершенствованная конструкция, сочетающая технологии космических реакторов и более чем полувековой опыт проектирования и конструирования коммерческих ядерных систем. Его небольшой размер обеспечивает быструю установку и развертывание. Тепловые трубки делают HPR твердотельным реактором с минимальным количеством движущихся частей, что обеспечивает автономную работу и возможность отслеживания нагрузки. HPR работает при атмосферном давлении. Первичная загрузка топлива может происходить при изготовлении. Разработчики современных конструкций HPR обещают интервал перегрузки топлива 10−15 лет, почти нулевую ЗГЧС и очень небольшую занимаемую площадь. Предварительная мощность разных проектов HPR — ​5−20 МВт.

В США на этом принципе разрабатывается компактный ядерный реактор Kilopower для обеспечения исследовательских баз на Марсе. Kilopower в комплекте с двигателями Стирлинга в качестве преобразователей энергии должен будет производить 3 кВт электричества, используя восемь преобразователей мощностью 400 Вт каждый.

В 2017—2018 годах были проведены наземные испытания реактора с восемью преобразователями Стирлинга мощностью по 125 Вт. Рассматриваются варианты реактора электрической мощностью до 10 кВт. В дальнейших планах США — ​не более чем за 10 лет провести испытания в условиях, моделирующих условия на Марсе, а также летные.
М. Бё оценивает сектор морской торговли США в 2023 году в $ 50 млрд, включая транспортировку товаров по Великим озерам, вверх и вниз по трем побережьям, а также их перевозку по основным внутренним водным путям страны. Флот обеспечивает экспорт американского зерна, угля, нефти и стали. Новое поколение судов, способных конкурировать с традиционным наземным транспортом, будет стимулировать экономический рост прибрежных предприятий, одновременно сокращая выбросы парниковых газов и снижая транспортные расходы по морским территориям США.

Переход к усовершенствованным ядерным силовым установкам приведет к фундаментальным изменениям в способах управления и эксплуатации судов на протяжении всего их жизненного цикла. Такие суда не будут нуждаться в дозаправке, что существенно снизит эксплуатационные расходы (OPEX). Более высокие капитальные затраты на реакторы будут смягчены за счет структуры лизинга, при которой первоначальные затраты, амортизация и процентная ставка объединятся в фиксированный ежемесячный платеж оператора. Устранение волатильности операционных расходов и стоимости движения позволит заключать более длительные и экономически предсказуемые контракты на транспортировку, которые, в свою очередь, будет легче финансировать. Ядерные суда будут полностью безуглеродными — ​и, следовательно, не будут облагаться налогом на выбросы. Одна тонна тяжелого бункерного топлива производит 3,2 тонны CO2. Крупные суда потребляют 70 метрических тонн топлива в день, или около 500 тыс. тонн за весь срок службы, поэтому во время эксплуатации они выбрасывают в атмосферу более 1,5 млн тонн CO2. При налоге на выбросы углерода в размере $ 200 за тонну операционные расходы этих судов увеличатся на $ 300 млн в течение жизненного цикла. Суда с атомными двигателями позволили бы сэкономить на этих затратах.
На полных парусах в светлое будущее
В последние годы в рамках политики декарбонизации и повышения экологичности морского транспорта использование ядерного источника в качестве силовой установки для торговых судов рассматривается как реальная и перспективная альтернатива традиционному ископаемому топливу. При отсутствии серьезных технологических барьеров исследования выявили экологические, правовые, социально-­политические и экономические проблемы, препятствующие широкому внедрению коммерческих атомных судов. Настало время для внесения принципиальных изменений в нормативно-­правовую базу и в подходы к международному регулированию хода морских атомных судов. Несомненно одно — ​мировому сообществу предстоит большая работа для достижения углеродной нейтральности в секторе морских грузоперевозок, которой будет сложно достигнуть без атомной энергетики.
ДРУГИЕ МАТЕРИАЛЫ