Енергія води і атома: як охолоджують АЕС і що є акумулятором ГАЕС

Сама по собі атомна станція давно вже нікого не дивує. Але що ви скажете, якщо дізнаєтеся, що вона – лише вишенька на торті, що складається з водосховищ, гідроелектростанцій і гідроакумулюючих станцій?

Кореспондент "Сегодня" об'їздив Южно-Український енергокомплекс, дізнався, як охолоджувати воду для АЕС, що є акумулятором ГАЕС, скільки води потрібно, щоб все це успішно працювало, і як вибирають імена для величезних гідроагрегатів.

ОХОЛОДИТИ АЕС

Деокупація півдня країни – як українські військові відвойовують території

Заборона на пересування країною для військовозобов'язаних – всі деталі

Ракетні удари по мирних українськиих містах - липень 2022

Ядерний тероризм Росії

Незважаючи на ранню пору – близько 9:30 – сонце активно гріє повітря і змушує сяяти оманливо ажурні електричні опори, між якими носяться ластівки, горобці і стрижі. Відразу за опорами два молодших брата сонця активно розщеплюють атоми. Третій реактор Південно-Української АЕС знаходиться в ремонті, та й другий працює не на повну потужність, видаючи всього 600 мегават замість тисячі. Внизу – величезна яскрава пляма водосховища, на берегах якого, порослих очеретом, не проштовхнутися від журавлів.

Вода в сховищі на вигляд цілком звичайна, але варто доторкнутися рукою – і ти розумієш, що різниця величезна: температура, як в гарячому крані. Тут запросто можна будувати термальні лазні, які з легкістю приймуть усіх бажаючих (які не бояться вигаданої радіації у воді) і влітку, і взимку.

Оманлива вода. Дуже гаряча – як з крана в квартирі

Рукотворне озеро розділене свіжозбудованою бетонною греблею. Трохи далі на баржі працюють водолази – вони добудовують вододіл, опускаючи до води спеціальну армовану мембрану, завішану бетонними якорями. Працювати в умовах, коли температура води вище за вуличну (притому, що на вулиці більше 30 градусів), складно, тому хлопці намагаються робити все швидко: спустився, закріпив якір за координатами GPS, піднявся на поверхню.

– Тут починається рух гарячої води по водосховищу, – розповідає голова дирекції з інвестицій "Енергоатому" Тетяна Амосова, показуючи сірий будинок насосної станції, де викачують підігріту після охолодження систем електростанції воду. – Зараз уже відсипана дамба, вона розділяє гарячу і вже охолоджену воду і дозволить нам підвищити здатність водосховища до охолодження. До дамби ставляться понтонні споруди, а до них заякорена спецштора, яка не дозволить гарячій воді потрапляти на іншу сторону.

Раніше цих споруд не було, сховище діяло за принципом "вертикальної циркуляції": гаряча вода виходила зі станції, охолоджувалася, "падала на дно" і рухалася до водозабору. Схема проста, але влітку не працює: через високі температури охолоджуватися вода ніяк не встигає. Тому замість комфортних для обладнання 24 градусів (максимум – 33) на заборі вона прогрівається до 35.

– Нам доводилося – і доводиться досі – знижувати потужність енергоблоку, – пояснює Амосова. – Влітку мільйонники (блок, який видає мільйон кіловат. – Авт.) – три блоки – ніколи не працювали на повну потужність. І щорічно країна втрачала від 500 млн до 2,5 млрд кіловат. Коли ми закінчимо споруди, все буде подолано, і влітку блоки запрацюють на повну потужність.

Взимку, коли проблем з охолодженням немає, один блок видає 1050 мегават, трохи більше запланованої потужності. Зараз дамба і штора, що будується, забезпечують "горизонтальну циркуляцію", змушуючи воду обтікати спорудження і збільшуючи шлях охолодження. Але цього недостатньо, тому на іншому кінці водосховища, під полями і лісопосадками, кипить робота: там будуються бризкальні басейни, які теж входять до системи охолодження – з них битимуть величезні фонтани (від 17 метрів заввишки), що допоможе знизити температуру води.

Водолази. Кріплять армовану мембрану для вододілу

З одного боку майданчика проритий канал, де вже наступного року розмістять насосну станцію. Звідти вже виходять гігантські (2,4 метра в діаметрі) труби магістральних трубопроводів. Їх буде п'ять, по одному на кожен бризкальний басейн. Самі басейни теж колосальних розмірів – 390 на 140 метрів, тож забетонувати майданчик правильно і вибудувати зверху хитросплетіння труб з 360 спеціальними соплами (вода в них заходить не прямо, а трохи збоку і викидається під дією відцентрової сили) – завдання не з легких. Втім, один майданчик вже готовий: сірий масив труб увінчують блакитні розбризкувачі. Відразу за нею другий, тут труби ще не пофарбовані, ведуться деякі бетонні роботи. Через кілька років за ними зростуть ще три подібні майданчики, які вмикатимуться з квітня по жовтень. Природно, не всі разом (все-таки це витрати на роботу насосів як мінімум). Спочатку ввімкнуть один, потім, через кілька днів, якщо температура на заборі не знизиться, підключать другий і так далі.

Басейн №2. Скоро тут теж з'являться труби з соплами

СТАНЦІЯ НА ПАМ'ЯТНИКУ

Бризкальні басейни і водосховище – не єдині гідрооб'єкти Південно-Українського енергокомплексу. Сюди входять дві станції – "крихітка" Олександрівська ГЕС і потужна Ташлицька ГАЕС.

Перша вкрай живописна. Під мостом, чиї затвори підняті до критично низької позначки в 14,35 метра, знаходиться рукотворна заводь, обмежена греблею колишньої Вознесенської ГЕС. Залишки старої станції, першої в країні, побудованої за планом ГОЕЛРО далекого 1927 року, стоять на одному з кінців нижньої греблі. Трохи вище – така ж занедбана будівля управління. Все це – історична пам'ятка, яку енергетики зберегли для майбутніх поколінь.

Олександрівська ГЕС. Дуже мальовниче місце – штучна заводь між двома греблями. Нижня – частина старої Вознесенської ГЕС, побудованої 1927 року

- Спочатку тутешня гребля повинна була перекривати Південний Буг, – розповідає головний інженер каскаду ГЕС-ГАЕС Сергій Музиченко. – Щоб підняти рівень річки для роботи Ташлицької ГАЕС. А щоб не будувати греблю просто так, зробили невелику станцію, нехай проток води виробляє електрику.

Зараз два маленьких (по 4,9 мегавати) гідроагрегати Олександрівської ГЕС простоюють: для них треба проток води від 20 кубометрів (в ідеалі – всі 42) на секунду, а річка ледь-ледь видає десять. Тому турбіни мовчать, а вода транзитом йде нижче, щоб забезпечувати людей, які знаходяться нижче за течією, зокрема – місто Вознесенськ. Причому, підкреслюють фахівці, для їх водозабору критична позначка – 6 кубів на секунду. А надворі серпень вкрай спекотний, річка міліє і є шанс, що місту доведеться переходити на подачу води по годинах.

"Вершина айсберга". Машзала маленької Олександрівської ГЕС

- Рікою управляє басейнове управління водних ресурсів, – пояснює Музиченко. – Нам наказано пропускати 17 кубів на секунду: від Олександрівської ГЕС до Миколаєва – 137 кілометрів, а перепад висоти всього метр, далі море, Дніпро-Бузький канал. Якщо не буде витрати, зайде солона вода з Чорного моря. Друге – місто Вознесенськ, якому потрібно шість кубів. Ми повинні 17 кубів, до нас заходить 10, тиждень назад і зовсім було 7 кубометрів. За рахунок чого ми можемо це зробити?

Відповідь, втім, знаходиться прямо перед очима: гребля Олександрівської ГЕС розрахована на висоту 20,7 метра. Однак піднімати її вище 16,9 метра можна чисто юридично: зараз "Енергоатом" займається всіма необхідними узгодженнями. Це очікування призводить і до третьої проблеми: для розташованої вище Ташлицької ГАЕС водосховище Олександрівської є критично важливим. Якщо рівень впаде нижче 14 метрів, ГАЕС просто перестане працювати.

АНТОНИНА І МАРІЯ

Порівняно з Олександрівською ГЕС, Ташлицька ГАЕС – справжній гігант. Величезна гребля, що стримує масив води рукотворного озера. Під'їзд до керуючої будівлі – синього скляного куба – вирубаний вибухами в скелі. Під землею прокладено 10 труб семиметрової товщини (як двоповерхова будівля).

Ташлицька ГАЕС. Колосальна споруда, під землею прокладено 10 труб діаметром з двоповерховий будинок, а під'їзд до неї вирубаний вибухами в скельній породі

- Коли ми прийшли, в 2003-2004 роках, об'єкт був напівзруйнований, навіть штатного розкладу не було – 20 осіб персоналу, – ділиться директор каскаду ГЕС-ГАЕС Олександр Фальчиков. – За цей час з'явилися машинний, гідротехнічний, електричний цехи, в 2006-2007 роках пустили перший і другий агрегат, зараз збирається третій. На станції працює 165 осіб.

Схема роботи гідроакумулюючої електростанції – приклад закону сполучених посудин. Є дві водойми, верхня – рукотворна- і нижня, річка Південний Буг, обмежена греблею Олександрівської ГЕС. Вони з'єднані так званим "проточним трактом" (ті самі 10 труб-тунелів, з яких зараз працюють дві, ще на одному гідроагрегат незабаром запустять, а четвертий монтується). Верхнє озеро і є той самий акумулятор: вода ллється вниз, крутить колесо, генератор виробляє електрику і віддає її в мережу. Вночі, коли електрика дешевше (нічний тариф через провал споживання по всій мережі – люди зазвичай сплять, а не врубують прилади), генератор перетворюється на двигун, що крутить колесо в зворотну сторону і перекачує воду з річки наверх, знову створюючи запас.

- Ми готові в будь-який момент виробляти електроенергію. Пуск блоку АЕС – кілька діб. Блок теплової станції – кілька годин. Ми запускаємо за 10 хвилин і після подачі команди видаємо в мережу 300 з невеликим мегават енергії, – підкреслює Музиченко. – АЕС працюють в базисі, вони видають енергії стільки, скільки закладено. Тому ми заповнюємо нічні провали, коли станція виробляє зайву енергію, і ранкові піки, коли споживання по всій країні злітає через те, що всі збираються на роботу.
Якщо використовувати футбольну термінологію, "різниця забитих-пропущених" не на користь Ташлицької ГАЕС – споживають вони 433 мегават, поки качають воду, а видають 320. Однак водні акумулятори – це єдиний спосіб запасати енергію заздалегідь. Тут і спливає проблема з висотою водосховища Олександрівської ГЕС: якщо позначка води впаде нижче 14 метрів, агрегати Ташлика не зможуть закачати воду нагору, а це вже – надзвичайна ситуація.

Шахта гідромашини ГАЕС. Через якийсь час сюди встановлять всі частини агрегату і "закриють"

Машзала Ташлицької ГАЕС знаходиться під землею. Навіть під водою. Освітлення тут штучне, лише крізь величезний люк в даху ллється сонячне світло, висвітлюючи 800-тонний ротор турбіни, призначений для монтованого третього агрегату. Причому вся машзала – лише вершина айсберга, більша частина будівлі простягається вглиб, приховуючи робочі частини величезних машин. Одна зі стін відокремлює нас від води.

- А там немає скла, крізь яке можна подивитися на озеро? – цікавлюся я.

- На жаль, ні, – сміється Музиченко. – Але я обов'язково запропоную зробити оглядову галерею. Єдина проблема, там темно, сонце пробиває на 3-4 метра, але можна поставити освітлення. Нічого нездійсненного – раз є підводний світ, чому б його не побачити?

Зліва знаходяться щити управління – сірі шафи з тумблерами, лампочками і сенсорними екранами. Посередині – верхівки двох гідроагрегатів. Попереду зяють два величезних круглих отвори. За ними – ангар ніби як закінчується стіною, але на ділі це ширма, він триває далі. Просто обмежили, щоб зручніше було опалювати приміщення взимку.

- До речі, цікавий факт, – Музиченко показує на шахту третього агрегату. – Там зараз статор, нижче вал турбіни, ще нижче колесо. Далі буде закрита кришка, потім поставлять підп'ятник, куди обіпреться ротор. Так ось, гідроагрегати у нас називають "гідромашина". І, відповідно, їм дають жіночі імена. Перші дві – Антоніна та Марія. Як це відбувається? Є операція заведення ротора до статора, там зазори по 2,5 сантиметра, вкрай складно. Беруть два крани, вони несуть цей величезний круг сюди, а сам процес заведення – це народження машини, тато і мама. А потім день дивляться за церковним календарем – і дають ім'я.

На щиті управління станцією