Критическая масса: Атом и геополитика - Андрей Сизов

данном вопросе требует не только значительных капиталовложений и наличия передовых технологий. Едва ли не важнее для страны, столкнувшейся с необходимостью разместить ОЯТ на своей территории, – готовность общества согласиться с издержками использования атомной энергетики.

Яркое тому доказательство – перипетии вокруг финского комплекса «Онкало» (рис. 1) – уникального геологического хранилища с использованием стальных канистр, запечатанных в медные капсулы, помещенных в гранитные тоннели на глубину почти 1 км, залитых бетонитом и засыпанных грунтом. Предполагаемый срок работы – 100 000 лет, притом что отходы будут приниматься с 2026 до 2120 г. Стоимость проекта – около €1 млрд.

Рис. 1

Место расположения глубинного геологического хранилища «Онкало» близ Эурайоки, Финляндия, на фоне атомной электростанции «Олкилуото»

Фото: © M. Pakats / Shutterstock

Подобные единичные проекты пока не вызывают широкого публичного одобрения из-за дороговизны, а также сомнений в безопасности хранилища, ведь используемые металлы обладают коррозийностью.

В целом финансирование – едва ли не главный после безопасности камень преткновения в реализации атомно-энергетических программ. АЭС требуют значительных стартовых капвложений, причем с длительными сроками окупаемости. Таким образом с чисто экономической (или, скорее, бухгалтерской) точки зрения – а именно по стоимости единицы произведенной мощности – атомные генерации проигрывают, например, солнечным или ветровым.

Рис. 2

Выбросы CO2-эквивалента

Источник: World Nuclear Association

Впрочем, в отличие от других видов низкоуглеродной энергетики, атомные генерации практически не зависят от погодных и географических условий, ландшафта и т. п. При этом, согласно последним данным World Nuclear Association (рис. 2), выбросы CO2 для АЭС не превышают 12 г/кВт·ч[1].

В марте 2022 г. Европейская экономическая комиссия ООН (ЕЭК ООН) приводила еще более низкие показатели по выбросам АЭС – диапазон 5,1–6,4 г на кВт·ч для атомной энергетики (рис. 3). А это абсолютный рекорд для всех генераций, включая самые зеленые.

Рис. 3

Средние объемы выбросов углекислого газа при выработке электроэнергии. В разрезе источников электроэнергии, в эквиваленте за весь жизненный цикл

Иными словами, по сочетанию таких факторов, как стабильность работы и влияние на окружающую среду, атомную энергетику можно назвать безальтернативной.

В свою очередь, проблему дороговизны атомных станций позволяет решить применение так называемых технологий четвертого поколения. Прежде всего для производства малых модульных реакторов (ММР) – на быстрых нейтронах и расплавленных солях. Более дешевые и компактные, они могут быть использованы в тех случаях, когда финансовый вопрос и вопрос энергообеспеченности по важности примерно сопоставимы для потенциального потребителя.

Немаловажный аргумент в пользу развития атомно-энергетических технологий – возможности, которые открывает ядерная медицина, в том числе для лечения онкологических заболеваний. В промышленности также весьма востребована радиационная обработка материалов.

Наконец, проект ITER (International Thermonuclear Experimental Reactor) по созданию международного экспериментального термоядерного реактора объединяет усилия ученых множества стран, порой находящихся в режиме острого противостояния друг с другом. Таким образом, атом становится «мирным» не только благодаря целям применения, но и способности соответствующих исследований примирить нынешних геополитических антагонистов.

3. Обоснование актуальности исследования: цели и задачи работы

Президент США Дональд Трамп пообещал «предоставить американцам самую дешевую энергию и электричество на Земле», а также активизировать работы, связанные с искусственным интеллектом (ИИ), и поощрять майнинг криптовалют[2]. Эти цели сколь амбициозны, столь и противоречивы – деятельность и разработчиков ИИ, и майнеров требует слишком значительных энергоресурсов, чтобы это не повлияло на их стоимость для остальных потребителей. Единственный проверенный способ снизить расходы на электроэнергию при одновременном увеличении спроса – резко увеличить выработку атомных генераций. Отсюда – намерение Трампа одобрить строительство атомных электростанций, работающих на малых реакторах.

Этот шаг вполне отвечает потребностям и настроениям американского высокотехнологичного бизнеса.

«Мы… должны по-новому взглянуть на атомную энергетику, либо перезапустив существующие станции, уже подключенные к сети, либо построив следующее поколение меньших, более безопасных и эффективных реакторов. И здесь реформирование нормативных актов, которые были написаны для технологий 1970-х годов, жизненно важно для ускорения инноваций и внедрения», – отмечает Эрик Шмидт, бывший глава Google/Alphabet, а ныне председатель Специального проекта по изучению конкуренции[3].

При этом Шмидт подчеркивает: «Хотя преимущества ядерной энергетики хорошо известны, инновации в энергетике США также должны быть направлены на термоядерную энергию – процесс, который питает Солнце. Термоядерные генераторы используют огромную энергию, выделяющуюся при соединении легких атомных ядер в более тяжелые, что делает их потенциально богатым, надежным и чистым источником энергии…

Если США смогут развивать термоядерную энергетику в масштабах страны, то потребности ИИ в электроэнергии можно будет легко удовлетворить. Для этого потребуются значительные инвестиции и новые партнерства между стартапами и национальными лабораториями, чтобы продвинуть концептуальные разработки и спланировать путь к коммерциализации».

По оценкам Goldman Sachs Research, спрос на электроэнергию для центров обработки данных к 2030 г. вырастет на 160%[4]. При этом только работы в области ИИ потребуют ежегодно не менее 200 тераватт-часов (ТВт·ч) до конца десятилетия. Это почти пятая часть всего энергопотребления дата-центров (рис. 4 и 5).

Только для поддержания их работы энергокомпаниям США потребуется вложить $50 млрд в новые генерирующие мощности. Европе, с ее самой старой энергосистемой в мире, на аналогичные цели потребуется в разы больше – до €800 млрд. При этом Старый Свет, в отличие от США после возвращения Трампа в Белый дом, еще не отказался от зеленой повестки. И развитие солнечной и ветровой видов энергетики для европейцев по-прежнему «на столе». Тогда как по перспективам атомных генераций у стран ЕС нет единого мнения.

Рис. 4

Увеличение энергопотребления центров обработки данных за счет искусственного интеллекта к 2030 г.

Источник: Masanet et al. (2020), Cisco, IEA, Goldman Sachs Research

В этом смысле для европейцев больше, чем для американцев, сегодня актуально предупреждение американского политического и экономического обозревателя Ноа Смита: «Если мы не перестанем вписывать электротехнику в климатический дискурс, она и дальше будет страдать от партийной поляризации и неверно расставленных приоритетов»[5].

Как бы там ни было, от успехов в разработке и применении цифровых технологий (прежде всего ИИ) сегодня зависят уже не только позиции той или иной страны в глобальных экономических рейтингах. Дееспособность и «суверенность» используемых нейросетей теперь определяет и военно-технический потенциал, а следовательно, и возможность защищать национальные интересы на мировой арене.

Рис. 5

Требования к рабочей нагрузке для центров обработки данных и потребляемая ими мощность

Источник: Masanet et al. (2020), Cisco, IEA, Goldman Sachs Research

Спрос на электроэнергию центров обработки данных на 2023 г. является