У спеку ми шукаємо прохолодне місце, вмикаємо кондиціонер і п’ємо воду, щоб організм міг нормально працювати. Атомній електростанції теж потрібно охолоджуватися — і для цього їй необхідна вода. Тому коли через посуху річки міліють або вода в них стає надто теплою, це може обмежувати роботу реакторів — а отже, і кількість електроенергії, яку вони виробляють.
Цього літа такі проблеми вже виникли в Румунії, Угорщині та Франції. А як щодо України? Наскільки наші АЕС залежать від води? І чи може посуха вплинути на виробництво електроенергії в країні, де атомна генерація забезпечує більш як половину її виробництва1? Розбираємося разом з директором Інституту проблем безпеки атомних електростанцій НАН України Володимиром Борисенком і колишнім керівником експлуатаційного підрозділу ЗАЕС Олегом Дударем.
Що відбувається, коли води для охолодження стає недостатньо або вона нагрівається надто сильно, Європа вже побачила цього літа. У Румунії обидва реактори АЕС «Чернаводе», які зазвичай виробляють близько п’ятої частини електроенергії країни, зараз не працюють. Рекордно низький рівень Дунаю ускладнив забір води для їхнього охолодження: один із двох реакторів зупинили ще наприкінці липня2.
Щоб не допустити зупинки другого, румунській владі довелося буквально змінювати русло річки — аби спрямувати більше води до системи охолодження. 3 серпня військові підірвали скупчення каміння в одному з рукавів Дунаю3. Так вони намагалися спрямувати більше води до старого русла, звідки її забирає АЕС «Чернаводе». Після цього русло поглибили, а згодом у річці затопили чотири баржі, завантажені камінням, щоб створити тимчасову перепону й додатково переспрямувати течію до станції. Це дозволило відтермінувати зупинку другого реактора, але зрештою води все одно було недостатньо, тож 13 серпня його почали виводити з експлуатації4.
В Угорщині ситуація схожа. АЕС «Пакш» — єдина атомна електростанція країни — на початку серпня була змушена скоротити виробництво до трохи більше ніж 10% від своєї потужності. Чотири її реактори охолоджуються водою з Дунаю5. На піку проблем на станції працювала6 лише одна з восьми турбін. Згодом рівень річки дещо піднявся, і станція змогла збільшити виробництво приблизно до 25% потужності.
Країна опинилася7 на межі повної зупинки «Пакшу» вперше за 44 роки існування АЕС. Щоб цього не допустити, уряд вирішив втрутитися безпосередньо в русло Дунаю: планують спорудити на дні річки невисоку кам’яну або бетонну перемичку, яка має сповільнити течію та підняти рівень води біля станції. За даними Associated Press, для цього планують використати близько 145 тисяч кубометрів каміння; також розглядали можливість затопити дві великі баржі, щоб додатково підняти рівень води біля насосів станції. Очікується, що ці заходи можуть підняти рівень води приблизно на 1,2 метра.
Ще до рекордного обміління Дунаю, під час попередньої хвилі спеки в липні, станція тимчасово знижувала потужність8 через занадто високу температуру води. Коли температура Дунаю знизилася, станція повернулася до нормальної роботи.
У Франції спека також нагрівала річки, воду з яких використовують для охолодження реакторів. Тому державна енергетична компанія Électricité de France (EDF) знижувала потужність і навіть тимчасово зупиняла окремі реактори9. А вже в серпні нова хвиля спеки знову змусила французького оператора обмежувати роботу кількох реакторів: за даними Reuters, на 14 серпня очікувалося вимкнення10 шести реакторів і скорочення потужності ще кількох.
Іноді проблеми можуть виникати через живі організми у водоймі: 11 серпня три реактори АЕС Gravelines зупинили11 через велику кількість медуз, які потрапили в систему охолодження.
Навіщо атомній станції стільки води?
Як пояснює Володимир Борисенко, кожен енергоблок АЕС — це фактично теплова машина: під час роботи реактора виділяється тепло, яке нагріває воду і перетворює її на пару. Пара обертає турбіну, а турбіна — генератор, який виробляє електроенергію.
Але перетворити все тепло на електроенергію неможливо. Для сучасних атомних електростанцій становить 32–36%12. Тобто приблизно третина тепла, яке виробляє станція, перетворюється на електроенергію, а решту — близько двох третин — потрібно відвести в довкілля (це називають тепловим забрудненням).
Відвести тепло можна по-різному. У деяких країнах охолоджувальну воду після використання повертають безпосередньо в річку, але є обмеження щодо того, наскільки сильно її можна нагрівати. Адже "гаряча" вода може нашкодити екосистемі водойми, насамперед рибам та іншим організмам, які в ній живуть. Тому температуру води, яку повертають у річки чи ставки, обмежують.
Замість цього воду можна охолоджувати в спеціальних спорудах — або ставках-охолоджувачах. У градирнях вода охолоджується за рахунок випаровування: частина води переходить у пару й відводить надлишкове тепло в атмосферу. Ставки-охолоджувачі працюють за схожим принципом: нагріта вода потрапляє у велику водойму, де поступово охолоджується і знову використовується для охолодження станції.
У всіх цих випадках потрібна достатня кількість води: частина її випаровується під час охолодження, а частину потрібно постійно забирати з природних водойм, а потім повертати в довкілля.
«Тепло легко віддавати взимку чи восени, коли надворі холодно. А влітку, коли спека, мало дощів і в річках стає менше води, для деяких станцій, які працюють із так званою оборотною водою, може просто не вистачати води. Або, як у випадку з Дунаєм, рівень води падає — і Румунія та Угорщина змушені знижувати потужність станцій, а деякі блоки навіть вимикати. Рівень води суттєво впав — і його вже складніше забирати для охолодження. Це і є проблема. Особливо яскраво вона проявилася цього року: спочатку в Західній Європі, а тепер поступово зміщується на схід», — каже директор Інституту проблем АЕС.
Важливо, хто живе у воді
Водойма біля АЕС — ціла екосистема, яка теж може впливати на роботу станції. Водорості, молюски та інші організми можуть потрапляти в системи водопостачання, забивати насоси, теплообмінне обладнання й канали, якими циркулює охолоджувальна вода. Якщо вода не може нормально проходити через систему, тепло від конденсаторів відводиться менш ефективно. Тобто станції стає складніше охолоджувати обладнання й підтримувати його роботу на потрібній потужності.
Тому за станом водойм біля АЕС постійно стежать. Олег Дудар розповідає, що для цього існують спеціальні гідротехнічні підрозділи.
«На кожній нашій станції є гідроцех, який повністю відповідає за воду, що надходить із зовнішніх джерел. Фахівці стежать за якістю води у ставках-охолоджувачах і річках. На Запорізькій АЕС ми постійно досліджували, як розмножуються молюски, яких розмірів вони досягають. І боролися з ними: запускали у ставок рибу, яка їх їла. Це був білий амур. З водоростями боролися за допомогою товстолобика. Тобто ми намагалися контролювати все те, що могло заважати роботі атомної станції», — пояснює він.
Але втручання людини змінювало екосистему водойми, а разом із нею зʼявлялися нові виклики.
«Що таке риба? Це їжа для птахів. І якось у нас зʼявилося дуже багато бакланів. Це великий чорний птах, який за день може зʼїсти риби приблизно стільки, скільки важить сам. Хай би й їв, але ми бачили, що через це програємо нашу боротьбу з водоростями. З бакланами ми теж навчилися боротися — відлякували їх різними способами. А потім зʼявилися пелікани. У нас їх ніколи не було, розумієте? Це показує, що природа — живий організм. Де зʼявляється їжа, там зʼявляються ті, хто хоче її споживати. Ми навіть привозили фахівців з інститутів: вони проводили у нас дослідження і розробляли заходи, як із цим боротися», — додає пан Олег.
Чи вистачить українським АЕС води?
«Для України це теж проблема. Може, вона не так яскраво проявляється», — каже Володимир Борисенко.
Українські станції для охолодження переважно використовують13, 14 не безпосередньо річкову воду, а ставки-охолоджувачі або градирні. Тому падіння рівня води в річках не так швидко впливає на їхню роботу.
«У нас трошки краща ситуація порівняно з Угорщиною чи Румунією, бо там прямий забір води з річки. Якщо рівень Дунаю падає, водозабір, який насосами забирає воду на атомну станцію, опиняється вище за рівень води — і виникають проблеми. Сам Дунай має досить великий стік, у 3-4 рази більше за Дніпро. Якби на цих станціях були ставки-охолоджувачі або інша система охолодження, такої проблеми не виникало б», — додає науковець.
Запорізька АЕС наразі перебуває під російською окупацією і не виробляє електроенергію. На підконтрольній Україні території працюють три АЕС — Південноукраїнська, Хмельницька та Рівненська. Системи охолодження на них дещо відрізняються.
Хмельницька АЕС використовує великий ставок-охолоджувач площею близько 20 квадратних кілометрів. Його заповнюють водою з річки Гнилий Ріг. За словами Володимира Борисенка, водойму проєктували ще в минулому столітті, коли кліматичні умови були іншими. Річний обсяг опадів у цьому районі, каже науковець, зменшився з понад 700 міліметрів до приблизно 420 міліметрів за останні роки. Через це зменшується і стік річок.
За проєктом ставок-охолоджувач мав забезпечувати охолодження чотирьох енергоблоків — кожен по 1 гігавату потужності. Але, як розповідає пан Володимир, ще до повномасштабної війни траплялися періоди, коли для роботи навіть двох блоків виникала потреба додатково підживлювати ставок водою з річки Горинь. Тобто станція вже стикалася з обмеженнями, пов’язаними з водою.
Певна особливість є і в конструкції самого ставка: в спекотну погоду водоймі складніше віддавати тепло.
Рівненська АЕС бере воду з річки Стир і подає її в систему охолодження. Нагріта вода потрапляє до градирень, де віддає частину тепла в атмосферу і охолоджується, після чого знову циркулює в системі. Через випаровування частину води потрібно постійно компенсувати, забираючи нову зі Стиру. Тому в спекотну суху погоду виникає подвійна проблема: вода в річці теплішає, а її стік зменшується. Це ускладнює охолодження і водночас зменшує можливості для відведення додаткового тепла. Крім того, для Рівненської АЕС діють екологічні обмеження15 на те, наскільки сильно можна підвищувати температуру води нижче за течією Стиру.
Володимир Борисенко зазначає, що за нинішньої потужності РАЕС — близько 2,8 ГВт — влітку станція вже може працювати майже на межі, встановленій екологічними вимогами щодо нагрівання води в річці. Якщо Стир міліє, ця межа досягається швидше.
Південноукраїнська АЕС використовує для охолодження Ташлицьке водосховище. За словами директора Інституту проблем АЕС, кількості води в Південному Бузі, від якого залежить водний баланс Ташлицького водосховища, достатньо для роботи трьох енергоблоків станції. Однак влітку вода у ставку-охолоджувачі нагрівається, а через особливості його циркуляції їй складніше віддавати тепло в навколишнє середовище. Через це температура води може зростати ще більше, і система охолодження працює менш ефективно.
Чому спека не залишила Україну без світла?
Коли температура повітря зростає, люди частіше вмикають вентилятори й кондиціонери, через що зростає споживання електроенергії. Водночас частина генерації, зокрема атомні блоки, може працювати не на повній потужності.
Для України це особливо чутливе питання: влітку 2025 року енергосистему додатково послаблювали наслідки російських обстрілів енергетичної інфраструктури. Через це українська енергосистема мала значно менше доступної потужності, і в країні регулярно застосовували вимкнення електроенергії.
Цьогорічне літо минає без обмежень електроенергії — хоча про ймовірність відключень українців неодноразово попереджали політики. За словами Володимира Борисенка, так сталося через те, що кілька факторів частково компенсували один одного: частина атомних блоків проходить планово-попереджувальні ремонти, тому атомна генерація зараз не працює на максимальній потужності. Це, з одного боку, означає менше доступної потужності від АЕС, але з іншого планові ремонти є необхідними для технічного обслуговування блоків. Крім того, блок, який перебуває в ремонті, не працює на повній потужності, а отже, потребує менше охолодження. У спекотний і посушливий період це дещо зменшує навантаження на системи охолодження станції. Водночас спекотна й сонячна погода сприяє виробництву електроенергії сонячними електростанціями.
«Ці спекотні дні сприяли тому, що сонячна енергетика виробляла більше електроенергії й могла частково компенсувати меншу потужність атомних блоків. А щодо атомної генерації — з девʼяти блоків, які є на підконтрольній території, половина вже пройшла планово-попереджувальні ремонти. Тому зараз ми працюємо атомною генерацією не на повну потужність», — каже директор Інституту проблем АЕС.
На умови роботи АЕС впливає і те, де саме вона розташована. За словами Олега Дударя, Рівненська та Хмельницька АЕС, на відміну від Південноукраїнської, охолоджуються ефективніше через своє розташування.
«ХАЕС і РАЕС розташовані на півночі, там погодні умови більш мʼякі. І це дозволяє, за рахунок того, що вночі не буває високих температур, досить ефективно природним шляхом охолоджуватися цій воді», — каже він.
Водночас це не скасовує ризиків під час тривалих хвиль спеки. Висока температура повітря ускладнює роботу не лише систем охолодження, а й іншого обладнання станції. За словами Дударя, влітку важче відводити залишкове тепло, гірше працюють системи охолодження, а температура в приміщеннях і зовні впливає на роботу обладнання. Тому літо для АЕС — складніший період, ніж зима.
«Висока температура довкілля, повітря впливає на все. Атомна станція виробляє багато залишкового тепла, яке викидається в повітря. Воно просто так не вийде — для цього працюють системи вентиляції та кондиціювання. Це дуже великі агрегати, цілий великий і дуже відповідальний підрозділ на кожній атомній станції. Вони теж охолоджуються за рахунок води, яку беруть із водойм або ставків-охолоджувачів, тобто з природних джерел. І це теж впливає на підвищення загальної температури, з якою ми працюємо. Тобто що вища температура зовнішнього повітря, то гірші умови для функціонування турбогенераторів — вони зменшують свою виробітку, — і гірші умови в приміщеннях. А це, своєю чергою, впливає на обладнання, яке працює. Тобто робота влітку завжди дуже напружена. Вона важча і для людей, і для обладнання, ніж робота взимку», — пояснює пан Олег.
Чи готові АЕС до спекотнішого майбутнього?
Наразі українські АЕС мають запас міцності, а їхні системи охолодження спроєктовані так, щоб станції могли працювати за різних умов. Однак клімат, під який проєктували більшість українських АЕС, поступово змінюється. За словами Володимира Борисенка, коли атомні станції будували у 1970-80-х роках, середня кількість опадів була іншою, ніж зараз. Наприклад, у районі ХАЕС річна кількість опадів раніше становила16 близько 700 мм, тоді як останніми роками — близько 420 мм.
Для Запорізької АЕС, наприклад, така проблема була менш гострою (йдеться про особливості проєктної системи водопостачання, а не про її нинішню роботу, — ред). Станція розташована на Дніпрі, середній стік якого становить близько17 1500 кубометрів води за секунду. Якби ЗАЕС перебувала на підконтрольній території, за потреби з Дніпра можна було б додатково подавати воду до її ставка-охолоджувача. Для роботи одного енергоблока потрібно трохи більше одного кубометра води щосекунди.
Інша ситуація на майданчиках, розташованих біля невеликих річок. Наприклад, середній стік Гнилого Рогу, який забезпечує водою Хмельницьку АЕС, становить лише близько двох кубометрів за секунду. При роботі двох блоків на повній потужності значна частина цієї води може фактично втрачатися через випаровування.
Схожа ситуація — на Рівненській АЕС. Середній стік річки Стир становить приблизно 8–10 кубометрів за секунду, а влітку він ще менший. Водночас потужність станції — майже 3 ГВт. За словами Борисенка, лише на випаровування там може припадати близько 3 кубометрів води щосекунди.
Тому якщо опадів ставатиме менше, а температура повітря — вищою, це може впливати на роботу АЕС, навіть якщо частина енергоблоків перебуває на планово-попереджувальних ремонтах.
Це означає, що під час планування нових енергоблоків потрібно враховувати не лише погоду, яка була в регіоні десятки років тому, а й те, як вона може змінитися в майбутньому — зокрема, наскільки підвищиться температура і чи вистачатиме води.
«Звісно, якщо такі проблеми виникатимуть, ними будуть займатися. Поки що вони не такі гострі. Можна, наприклад, встановлювати сухі градирні, але це вже потребуватиме значних додаткових витрат. Тим не менш, про це треба памʼятати: станції, які будують або планують будувати в майбутньому, мають обовʼязково розміщуватися там, де немає дефіциту технічної води для охолодження», — наголошує Володимир Борисенко.
А нині хвилюватися, що українські АЕС «не переживуть» спеку, не варто.
