1. Skip to Menu
  2. Skip to Content
  3. Skip to Footer

Атомная энергетика спасет человечество

aes4Сегодня уже не только физики-ядерщики поняли, что ядерная энергия — источник энергии, который открывает принципиально новые возможности развития человечества.

Более 60 лет назад в своем докладе Конгрессу США Энрико Ферми писал, что ядерная энергетика — это новый источник, который, если использовать его правильно, на основе реакторов-бридеров на быстрых нейтронах (БР), то есть реакторов, которые производят топлива больше, чем сжигают (неслучайно французы называют их «Фениксами»), позволит создать практически чистый и неограниченный по масштабам развития источник энергии. Например, одна 1000-мегаваттная угольная станция требует в день 7 эшелонов угля, такой же 1000-мегаваттный реактор требует в год один вагон. Вагон и эти эшелоны, миллионы тонн, — это и есть отходы. Все отходы атомных станций, которые сейчас есть в мире, можно собрать на одном стадионе — это будет куб 50x50x50 м.

Природные запасы урана и тория — сырья для ядерного топлива бридеров — достаточны для энергетического развития нашей планеты на сотни лет.

Но оказывается, эти плюсы сопровождаются минусами. Можно собрать все радиоактивные отходы атомных станций в одном месте, но никто не хочет предоставлять территорию для захоронения. Единственные две страны, которые определились, что они под морским дном в гранитном поясе делают вечное хранилище, — это Швеция и Финляндия. Эти страны выбрали путь вечного хранилища, хотя с самого начала атомщики открыли, что можно перерабатывать топливо, выделять вторичный элемент, который и является смыслом развития атомной энергетики. Дело в том, что в природном уране только 0,7% урана-235, делящегося элемента, который может служить и для бомб, и запалом для реактора. Остальные 99,3% — это сырьевой уран-238. На нем нельзя создать критический реактор или сделать бомбу, но если в нем поглощается нейтрон, образуется плутоний, еще более перспективный изотоп (и для бомбы, и для энергетики).

Однако все работающие сейчас энергетические реакторы АЭС являются реакторами на «тепловых» нейтронах. Более 85% этих реакторов — т.н. водо-водяные реакторы (типа ВВЭР, PWR, BWR) — наследники реакторов, созданных для оборонных целей, для атомных подводных лодок (всего было построено в США и СССР около 1000 таких реакторов). Как и реакторы-наработчики плутония (прототипы РБМК и т.п.), они являются наследниками военных «Атомных проектов».

Единственный реактор на быстрых нейтронах на сегодняшний день в России работает на Белоярской станции. Строится еще один. Но к сожалению, они — на урановом топливе. В 90-е годы работа по их разработке и строительству была приостановлена. Сейчас мы возвращаемся к реализации этой программы, как, например, и Индия, которая в конце 2013 года должна пустить быстрый реактор-бридер на плутонии и начинает строить серию таких же реакторов.

Есть и другая сторона этой проблемы: если ядерная страна захочет сказать «я больше не использую ядерную энергетику», то это принципиально невозможно. Нельзя подойти к атомной станции, закрыть ее на ключ и сказать: «ее больше нет». У нее есть, во-первых, остаточное тепловыделение, которое надо снимать; есть ОЯТ — отработанное ядерное топливо, содержащее радиоактивные отходы; есть плутоний, который надо хранить миллионы лет, если у вас нет реактора (ну, или сжигать как самое привлекательное топливо в реакторе на быстрых нейтронах). Новые ядерные технологии — единственная реальная возможность избавиться в будущем от долгоживущего радиоактивного наследства ее развития (в том числе наследства оборонного).

Если мы остаемся на реакторах существующего поколения, то у нас запасов урана-235 меньше, чем нефти, в 2–3 раза. Если мы строим реакторы на быстрых нейтронах, то это неограниченный источник энергии. Но кроме быстрого реактора нужно еще замкнуть топливный цикл, топливо, выгружаемое из реактора, надо перерабатывать и повторно использовать. Такие технологии применяются во Франции. (Сейчас, после вывода из эксплуатации своих первых реакторов на быстрых нейтронах PHENIX и SUPER-PHENIX они продолжают использовать плутоний только в виде уран-плутониевого топлива в реакторах на тепловых нейтронах. Это малоэффективно.)

Соединенные Штаты были пионерами в этой области, уже в 1946 году у них работал первый быстрый реактор, в 1951 году они получили первое «ядерное» электричество на быстром реакторе EBR-1 и продемонстрировали возможность накопить плутония больше, чем сжечь.

На реакторе EBR-2 в 1968 году они продемонстрировали замкнутый ядерный топливный цикл. Но потом администрация США решила, что БР — это слишком опасный источник плутония «оружейного» качества для распространения, и программа БР в США была закрыта. Сейчас, через 30 лет, когда мы столкнулись с проблемой ресурсов в ядерной энергетике, международное сообщество организовало международный проект GIF (Generation IV International Forum) для выработки типов реакторов, которые спасут ядерную энергетику, вернутся к ее истокам и воплотят идеи пионеров. Международным сообществом были отобраны шесть лучших типов реакторов, четыре из них — реакторы на быстрых нейтронах, в том числе тот, который работает у нас, — типа БН.

Сегодня специалисты в Соединенных Штатах понимают, что без быстрых реакторов нет будущего у ядерной энергетики, но эта страна утратила научную школу БР. В России это направление исследований сохранилось, и строительство реактора БН-800 — это лучший способ сохранить школу. Китай покупает реакторы у нас, Индия самостоятельно развивается, Франция, после того как она под давлением зеленого правительства остановила свой реактор SUPER-PHENIX, сейчас пытается возобновить разработки. Появляются альтернативные направления.

Но так или иначе остается проблема: быстрый реактор — лучший наработчик оружейного плутония. Замкнутый топливный цикл предусматривает переработку отработанного топлива, чтобы извлечь и то, что является наиболее полезным (плутоний и другие актиноиды), и то, что является наиболее вредным (продукты деления), то есть при существующей технологии переработки это может создать риск распространения. С увеличением масштабов энергетики увеличивается оборот топливного цикла, перевозка, персонал, распространение знаний. Все ли страны имеют право развивать у себя такую технологию?

На АЭС Фукусима-1 произошли тяжелые аварии на четырех реакторах и на трех хранилищах — семь тяжелых аварий одновременно. А мы считали, что после Чернобыля наша ядерная энергетика станет практически безопасна. Более безопасны новые реакторы, которые разрабатываются, но из 440 реакторов, которые работают, 60% построены до Чернобыля. Они усовершенствованы, они улучшены, но это реакторы старого типа.

На любом реакторе возможна авария, и заявления о сверхбезопасных реакторах — блеф. Безопасным является тот реактор, после аварии на котором не будет отрицательных последствий для населения, и такие реакторы сейчас разрабатываются. Для Китая и Индии, где нет необходимых запасов нефти и газа, ядерная энергетика — единственный способ спасения. И Китай делает прорыв: до сих пор там строили только проверенные реакторы, например ВВЭР-1000, теперь они строят реакторы, которые еще нигде не работают, инновационные (АР-1000 (Westinghouse) и EPR (Areva NP) — это новые реакторы III+ поколения, подготовка к IV поколению).

К шести реакторам будущего (GIF-4) — кроме БР — относятся и сверхвысокотемпературные реакторы, которые позволят нарабатывать искусственное топливо. И водо-водяные реакторы с «закритическими» параметрами (то есть с КПД на уровне современной энергетики на органическом топливе — до 45%).

В сочетании с быстрыми реакторами такая многокомпонентная ядерная энергетика может стать основой нашей энергетической безопасности. Вопрос в том, как реализовать БР и замкнутый ЯТЦ (ядерный топливный цикл), сохранив режим нераспространения.

Решение этой проблемы ищут. Инспекторы МАГАТЭ могут поехать и проверить, что происходит в той или иной стране, взять пробы.

Необходимо технологически и технически разрабатывать методы, не допускающие «утечку чувствительных» материалов (если не будет чистого плутония, а будет плутоний в смеси с изотопами актиноидами, его нельзя использовать для бомбы). Если избавиться от обогащения, а быстрый реактор не требует обогащения, тогда вопрос безопасности (с точки зрения распространения) можно решить.

Пример решения проблемы есть и в нашей истории: Советский Союз организовал региональный ядерный топливный цикл: разрабатывал реакторы, производил топливо, перерабатывал его. Страны Восточной Европы получали атомные станции, но топливным циклом не занимались, все опасные отходы и все плутониевое топливо возвращалось в СССР.

Таким образом, создание международного режима требует создания региональных (международных) центров ядерного топливного цикла. Например, международные центры ядерного обогащения, как и центры переработки ОЯТ и центры БР, должны быть созданы и работать под международным контролем. В одиночку ни одна страна, даже «великая», не сумела до сих пор создать коммерческую АЭС с быстрым реактором-бридером, работающим в замкнутом ЯТЦ.

Но необходимо пройти этот длинный и трудный путь развития международного сотрудничества в области мирного использования ядерных технологий — слишком большое значение имеет ядерная технология для экономики и безопасности стран, ее освоивших.

Виктор МУРОГОВ,
доктор технических наук, профессор НИЯУ (МИФИ-ИАТЭ), главный научный сотрудник НИЦ КИ, член Международной ядерной академии

(Новая газета, 26.07.2013)
postnauka.ru/video/13151