Particularities of the life cycle of nuclear power plants in the nuclear industry of the Russian Federation at the beginning of the 21st century

Введение

Доля атомной генерации в общем энергобалансе Российской Федерации достигла 20% в 2023 году [13]. Вклад России в глобальное производство атомной энергии, а также участие в международных проектах по строительству новых атомных электростанций (АЭС) позволяет стране удерживать лидирующие позиции в данной отрасли [15]. На мировом уровне около 7% электричества, вырабатываемого посредством использования ядерных технологий, принадлежит российским АЭС. Согласно данным Nuclear Energy Institute Россия заняла четвертое место по генерации атомной энергии в 2023 году, выработав 204 тыс. ГВт/ч [31]. Первое место занимает США, выработав 779 тыс. ГВт/ч, далее Китай - 406 тыс. ГВт/ч и Франция – 324 тыс. ГВт/ч.

Современная атомная промышленность Российской Федерации в лице Государственной корпорации «Росатом» представляет собой интегрированный научно-производственный комплекс, объединяющий 480 предприятий, формирующих самодостаточный производственно-технологический контур. Характерной особенностью атомной промышленности являются длительные (полувековые) горизонты планирования, обусловленные особенностями жизненного цикла создаваемых объектов, что предопределяет развитие особой системы стратегического управления в отрасли.

Категория «жизненный цикл» активно разрабатывалась как в рамках фундаментальной экономической теории, так и в трудах основоположников теории организаций. Согласно подходу Р. Вернона, продукт или технология проходит ряд стадий — от разработки и внедрения до роста, зрелости и упадка [32]. В теории конкурентных преимуществ Майкла Портера, где главной характеристикой каждого этапа жизненного цикла является конкурентная динамика [11, 18 ], модель «жизненного цикла» также рассматривалась как последовательность этапов: возникновение, рост, зрелость, упадок и кризис. По Л. Грейнеру организация проходит через несколько этапов развития: рост через креативность (Creativity), рост через директивное руководство (Direction), рост через делегирование (Delegation), рост через координацию (Coordination), рост через сотрудничество (Collaboration). Каждый из этапов сопровождается кризисами, которые требуют изменений в управленческих подходах [22]. Значительное влияние на развитие концепции жизненного цикла в экономике оказали работы по теории экономических циклов К. Жугляра [23], С. Кузнеца [25] и Н. Кондратьева [7].

В атомной промышленности жизненный цикл включает этапы разработки АЭС, строительства и эксплуатации энергоблоков, а также вывода из эксплуатации устаревающих объектов. Долгосрочные тенденции, формирующиеся на мировом энергетическом рынке, дают основания для развития полноценной концепции, направленной на выявление устойчивых закономерностей в атомной энергетике, а также определения эффективных механизмов стратегического управления на горизонтах от 50 лет и выше.

Динамика спроса на электроэнергию в России демонстрирует устойчивый рост. В 2024 году потребление электроэнергии в России составило 1 156 354,9 ГВт/ч., что больше показателя 2023 года на 3% [10]. В 2025 году в Российской Федерации функционирует 11 АЭС с 37 действующими энергоблоками. Согласно проекту генеральной схемы размещения объектов электроэнергетики до 2042 года в России должны появиться 11 больших и малых атомных электростанций. Так, будут построены станции замещения Курской, Кольской и Смоленской АЭС, а также энергокомплекс IV поколения с реактором БРЕСТ-ОД-300 [4]. В результате реализации этого плана доля АЭС среди российских электростанций достигнет 15,3 %, а доля атомной генерации возрастет с 18,9 % до 23,5 % [9].

Вместе с тем, логично предположить, что, выходя на второй глобальный технологический цикл, госкорпорация «Росатом» столкнётся с управленческими вызовами, что в первую очередь связано с завершением срока эксплуатации ряда энергоблоков, построенных в 1950–1980-х годах и необходимостью разработки и реализации масштабной программы модернизации энергосети и демонтажа устаревших объектов. При строительстве и эксплуатации новых АЭС необходимо систематизировать накопленный опыт управления полным жизненным циклом, что позволит усовершенствовать систему стратегического менеджмента Росатома и подготовить её к реализации очередного долгосрочного управленческого цикла с горизонтом планирования до конца XXI века.

Важной существенной характеристикой условий, в которых Росатом выходит на очередной стратегический цикл, является активизация конкурирующих технологических рынков [30]. По данным доклада Ember “Global Electricity Review” в 2023 году доля возобновляемых источников энергии в мировом энергобалансе достигла 30% [21]. Наибольшие темпы роста демонстрирует ветровая и солнечная энергия. Мировая выработка солнечной энергии увеличилась и составила 1631 ТВт/ч, по сравнению с 1324 ТВт/ч в 2022 году. В комплексе ветроэнергетики генерация составила 2,3 ТВт/ч в 2023 году. Согласно прогнозам Международного энергетического агентства, к 2050 году до 70% электроэнергии будет сгенерировано благодаря солнечной и ветровой энергии [26], что указывает на потенциал ветровой и солнечной энергии стать основой глобальной электроэнергетической системы в будущем [19].

Такие тенденции создают дополнительное давление на атомную промышленность, вызывая необходимость диверсификации направлений развития атомных корпораций. Жизненный цикл атомной отрасли характеризуется высокой капиталоемкостью и долгосрочными инвестициями [17]. По сравнению с возобновляемыми источниками энергии, стремительно развивающимися за счёт снижения себестоимости и инноваций, атомная промышленность является менее гибкой.

В условиях меняющейся структуры глобального энергобаланса стратегическое планирование в атомной отрасли должно учитывать не только внутренние циклы, но и общие этапы жизненного цикла всей отрасли. Это ставит перед Росатомом задачу разработки новых технологий, включая реакторы малой мощности, развивать квантовые вычисления и ядерную медицину [24].

Целью настоящего исследования является определение специфики жизненного цикла российских АЭС и способов адаптации стратегического планирования в атомной промышленности к вызовам, связанным с завершением срока эксплуатации энергоблоков, ростом конкуренции со стороны возобновляемых источников энергии и необходимостью внедрения новых технологий.

Специфика жизненного цикла атомной промышленности.

Первый энергоблок Балаковской АЭС был введён в эксплуатацию в 1985 году. В 2015 году впервые в истории атомной промышленности в России Федеральная служба по экологическому, технологическому и атомному надзору предоставила корпорации лицензию на продление срока эксплуатации данного блока до 2045 года [3]. В 2023 году Ростехнадзор выдал лицензию на продление до 2054 года срока службы энергоблока №4. Эти события являются свидетельством вхождения Росатома в завершающую стадию первого полного производственно-технологического цикла и начала подготовки ко второму стратегическому витку.

В этой связи важно определить, какие теоретико-методологические основания могли бы содействовать руководству нашей госкорпорации для успешного прохождения указанных циклических фаз.

Экономические циклы длительностью 7–11 лет, описанные К. Жугляром, отражают изменения в инвестиционной активности, в том числе и в общем состоянии экономики, что напрямую сказывается на атомной отрасли. В периоды экономического подъёма наблюдается увеличение общего объема инвестиций, тогда как спад приводит к сокращению финансирования. Такие инвестиционные колебания влияют на сроки реализации проектов, объемы затрат и могут учитываться при принятии стратегических решений в атомной отрасли. Данные колебания необходимо учитывать для формирования более гибких стратегий, позволяющих адаптироваться к изменяющейся инвестиционной среде. Продолжительность циклов С. Кузнеца составляет 15–25 лет [25]. В первую очередь они связаны с развитием инфраструктуры, накоплением капитала и демографическими изменениями в стране. Ключевые этапы жизненного цикла АЭС, такие как, строительство, эксплуатация и модернизация инфраструктуры могут быть соотнесены с циклами Кузнеца. Также жизненный цикл АЭС может рассматриваться в контексте теории больших циклов конъюнктуры Н. Кондратьева, продолжительность которых составляет 40–60 лет [7]. Циклы Кондратьева отражают переходы, связанные с крупными технологическими прорывами, определяющими долгосрочность экономического роста, и позволяют рассматривать атомную энергетику как часть технологического уклада. На ранних этапах цикл характеризуется значительными инвестициями в научно-исследовательские и опытно-конструкторские работы (НИОКР) и активным строительством инфраструктуры [16]. По мере развития, технологии в атомной отрасли достигают зрелости, наступает фаза их долгосрочного применения (эксплуатации). Переход от одной фазы жизненного цикла к другой обусловлен технологическим развитием госкорпорации: модернизация существующих технологий, а также создание новых, таких как малые модульные реакторы или новые поколения реакторов [2].

Проектирование и строительство АЭС может достигать 7 лет, а срок их эксплуатации рассчитан на 30–60 лет [27]. Вывод станции из эксплуатации может длиться до 60 лет, поскольку подготовка энергоблоков АЭС предусматривает разработку проекта вывода из эксплуатации, радиационное и инженерное обследование, демонтаж оборудования и утилизацию ядерных отходов [29]. Ниже представлены основные этапы жизненного цикла АЭС согласно МАГАТЭ (Международное агентство по атомной энергии) (табл. 1).

Таблица 1

Основные этапы жизненного цикла атомной электростанции (АЭС)

Жизненный цикл продукта представляет собой последовательность сменяющих друг друга фаз, предусматривающих внедрение, рост, зрелость и упадок. Сопоставим жизненный цикл АЭС и жизненный цикл продукта по Р. Вернону (табл. 2).

Таблица 2

Сопоставление жизненного цикла АЭС с жизненным циклом продукта по Р. Вернону

Длительность жизненного цикла АЭС делает механизмы управления в компаниях атомной промышленности уникальными, по сравнению со многими другими отраслями промышленности.

Для анализа управленческих подходов, применяемых на различных стадиях планирования в госкорпорации «Росатом», могут быть применены положения теории вертикальной интеграции Д. Стиглера, в частности его тезис о том, что степень объединения в единый технологический процесс всех этапов деятельности компании зависит от стадии жизненного цикла исходного продукта. Вертикальная интеграция становится более глубокой на ранних и поздних стадиях жизненного цикла, на промежуточных стадиях её интенсивность, как правило, снижается [33]. Поскольку на стадии проектирования и вывода из эксплуатации уровень интеграции и координации между различными звеньями госкорпорации возрастает, то подходы Стиглера выглядят практически применимыми при долгосрочного планировании жизненного цикла АЭС. Координация действий позволяет эффективно управлять сложными структурами, требующими надёжного и стабильного взаимодействия как в контуре госкорпорации, так и с внешними контрагентами.

В работе Г. Портера особое внимание уделяется интеграции на «зрелых» (промежуточных) стадиях не только как результат роста спроса, но и как необходимость в рамках обеспечения стратегического контроля [28]. Стратегический контроль в таких условиях понимается как контроль над ключевыми элементами цепочки создания стоимости для оперативного реагирования на рыночные изменения, контроль качества и снижения рисков. Кроме того, реинтеграция помогает поддерживать необходимый уровень технологических и конкурентных преимуществ в долгосрочной перспективе. Идеи Г. Портера находят отражение в практиках Росатома, поскольку госкорпорация непрерывно вовлечена не только в процессы строительства АЭС, но также в их эксплуатацию, сервисное обслуживание и добычу необходимого сырья для производства ядерного топлива. Таким образом, вертикальная интеграция, учитывающая длительность жизненного цикла в отрасли позволяет госкорпорации сохранять контроль и безопасность строительства, эксплуатации и вывода из эксплуатации АЭС.

Период активного строительства атомных электростанций в России пришелся на 1950-1980-е годы, когда были построены такие ключевые АЭС, как Обнинская, Курская, Балаковская и Ленинградская АЭС (табл. 3).

Таблица 3

Атомные электростанции в России: год ввода, местоположение, статус и мощность (МВт)

1985
Балаковская АЭС
г. Балаково, Саратовская обл.
В эксплуатации
4000
Источник: оставлено авторами на основе данных Госкорпорации «Росатом» [6]

Потребителями Курской АЭС являются жители всего ЦФО. Ленинградская АЭС обеспечивает 50% энергопотребления Санкт-Петербурга и Ленинградской области, а Балаковская АЭС, крупнейшая АЭС в современной России, ежегодно вырабатывает более 30 тыс. ГВт/ч [14]. Срок эксплуатации большей части энергоблоков, относящихся к первому периоду строительства АЭС приближается к завершению, что ставит перед Госкорпорацией «Росатом» масштабную задачу по безопасному и эффективному выводу АЭС из эксплуатации или продлению службы энергоблоков, что определяет приоритетные направления работы: реализация программы модернизации и продления срока службы энергоблоков, а также разработка технологий долгосрочного контролируемого хранения и переработки [1].

Несмотря на проекты модернизации энергоблоков, вопрос подготовки к выводу из эксплуатации остается актуальным и требует инвестиций и разработки новых технологий утилизации частей энергоблоков.

Проблемы и перспективы

Поскольку одной из наиболее сложных задач, стоящих перед российской атомной промышленностью, является вывод из эксплуатации или модернизация устаревающих энергоблоков, представляется обоснованным предвидеть три вызова, с которыми столкнётся Росатом в ближайшей и среднесрочной перспективе:

1. Устаревание энергоблоков. К 2030 году планируется остановка 19 энергоблоков.

2. Отсутствие инфраструктуры и технологий. Вывод из эксплуатации требует современной инфраструктуры для дезактивации, демонтажа и обращения с радиоактивными отходами.

3. Обращение с радиоактивными отходами. Переработка, временное хранение и утилизация радиоактивных отходов на сегодняшний день являются сложно реализуемыми с технической точки зрения, а также финансово затратными [5].

Основным методом вывода из эксплуатации избрана стратегия немедленного демонтажа, подразумевающая демонтаж здания, систем и оборудования сразу после завершения эксплуатации энергоблока [13]. Вывод энергоблоков из эксплуатации можно разделить на несколько ключевых этапов.

Первый этап - разработка концепции и программы безопасного вывода из эксплуатации, проведение инженерно-радиационного исследования, подготовка обоснований безопасности [8].

Второй этап характеризуется обеспечением инфраструктуры, позволяющим провести дезактивацию оборудования и его демонтаж.

Третий этап – дезактивация и демонтаж. Обращение с радиоактивными отходами и реабилитация территорий составляют четвертый этап, в рамках которого производится извлечение, сортировка, переработка и обращение с ядерными отходами. В рамках реабилитации территорий реализуются мероприятия по рекультивации площадок, на которых находились блоки и снятие зоны с регулирующего контроля.

Усилия Росатома, направленные на разработку технологий и инфраструктуры для решения возникающих проблем, включают:

1. Внедрение пилотных проектов. На Нововоронежской и Ленинградской АЭС внедряются технологии обращения с радиоактивными отходами.

2. Создание инфраструктуры для хранения отходов. Меры по хранению радиоактивных отходов реализуются на Ленинградской и Белоярской АЭС, где уже оборудованы пункты временного хранения.

3. Процесс цифровизации и роботизацию. Внедрение цифровых технологий и роботизация некоторых участков для дистанционного демонтажа радиоактивного оборудования реакторов повышает эффективность и безопасность мероприятий по ликвидации устаревающих реакторов.

Так как жизненный цикл АЭС в среднем достигает 40–60 лет, можно предположить, что стратегическое планирование следует ориентировать на сопоставимый временной горизонт. Такой подход позволяет не только эффективно управлять ресурсами, но и заранее предусмотреть будущие технологические, экологические и экономические изменения, влияющие на отрасль.

Заключение

Основной характеристикой жизненного цикла АЭС является его длительность, которая охватывает несколько управленческих поколений. На сегодняшний день российская атомная промышленность впервые столкнулась с завершающим этапом жизненного цикла АЭС, что создает необходимость в формировании управленческого опыта, который будет служить базой для стратегического планирования следующего производственно-технологического цикла новых или модернизированных АЭС.

Исследование показывает, что управление жизненным циклом российских АЭС требует комплексного подхода, сочетающего стратегическое, тактическое и оперативное планирование. Долгосрочное планирование выражается в виде стратегических мер, необходимых для вывода из эксплуатации устаревающих энергоблоков и обеспечения длительного радиологического мониторинга. При этом оперативно-тактические решения, связаны с подготовкой нормативной базы, строительством и эксплуатацией. Вышеперечисленные факторы и характеристики делают эту сферу уникальной с управленческой точки зрения. Необходимо обеспечивать баланс между достижением долгосрочных целей и гибкостью тактического и оперативного управления. При этом использование моделей жизненного цикла, принципа вертикальной интеграции и непрерывности управленческих процессов позволит укрепить позиции России на мировом энергетическом рынке.