Газета 'Промышленные ведомости'
Главная Подшивка Подписка Редакция Партнерство Форум
Для участников обсуждений: Вход | Регистрация
«ПВ» № 9-10 сентябрь, октябрь 2011  -  cодержание номера 

Будущее атомной энергетики России

В. Б. Иванов, д.т.н.

Авария на АЭС «Фукусима» в Японии снова вернула правительства многих стран, где вынашивались планы развития такой энергетики, и общественность (не только принципиальных противников атомной энергетики) к состоянию, в котором мир находился после Чернобыльской аварии. А ведь были еще аварии на АЭС «Три Майл Айлэнд» (США) и «Селлафилд» (Великобритания), причем последствия Чернобыльской и Фукусимской катастроф вышли за пределы международных границ. А факты отселения при этом людей из близлежащих территорий, длительное отчуждение земель, страх радиоактивного облучения,  необходимость вовлечения громадных государственных средств в ликвидацию последствий, сильно влияют на человеческое сознание. Поэтому в  ряде европейских государств отказались от развития этомной энергетики. Какие же основные проблемы волнуют общественность?
 
Во-первых, тяжелые аварии, в результате которых  разрушается (расплавляется) ядерное топливо либо из-за потери теплоносителя, либо из-за избыточной реактивности. При этом вероятностный анализ безопасности показывал, что такого рода события практически невозможны. Однако, сочетание целого ряда факторов, в том числе ошибок операторов, все-таки привели к подобным авариям.
 
Во-вторых, использование в сегодняшней энергетике в качестве основного делящегося материала урана-235 наталкивается на ресурсные ограничения. При теперешнем уровне установленной мощности АЭС  мировых запасов относительно дешевого урана по расчетам хватит лет на 100-120. Срок службы современной АЭС 60 лет, и это означает, что уже следующему поколению подобных установок не на чем будет работать.
 
В-третьих, нерешенность проблем с отработавшим ядерным топливом и радиоактивными отходами в долгосрочном плане. Да, перевозки этих конструкций и веществ и их контролируемое хранение без особых проблем реализуются во всем мире, но общественность спрашивает, что будет дальше через 100 и более лет.
 
В-четвертых, проблема распространения атомного оружия. Применяемые для работающих реакторов технологии обогащения урана вполне могут быть использованы для получения урана оружейного качества. Именно это обсуждается в связи с иранской атомной программой.
 
Можно ли преодолеть перечисленные трудности? Можно. Ученые и специалисты России уже много лет ведут разработки ядерных реакторов с так называемой естественной безопасностью. Что это означает? На таком реакторе принципиально не могут быть тяжелые аварии, защита от них базируется только на законах физики. Даже если все стержни регулирования мощности и аварийной защиты будут извлечены, разрушения топлива не произойдет. Для этого в реакторе будет использоваться тяжелый металлический теплоноситель (свинец или свинец-висмут). Такой теплоноситель не горит, не вытекает в больших количествах из активной зоны. Будет использоваться плотное ядерное топливо и равновесное количество делящихся элементов  - сколько делится и выделяет энергию, столько же вновь образуется. Это исключит разгон реактора на мгновенных нейтронах, что произошло на ЧАЭС.
 
Подобные реакторы будут работать на быстрых нейтронах, что позволит вовлечь в топливный цикл уран-238 (его в природе 99,3%) и торий-232. Этих ресурсов России и человечеству хватит на тысячи лет. Реакторы на быстрых нейтронах позволят трансмутировать (преобразовать) долгоживущие (тысячи лет) изотопы в короткоживущие (сотни лет). Это, в свою очередь, позволяет их хранить в геологических нишах, сохраняя один и тот же уровень радиации в земной поверхности - сколько взяли урана и тория, столько вернули после нескольких сотен лет.
 
Радиоактивные отходы при такой технологии занимают небольшой объем, для них не потребуются большие территории и подземные объемы. Поскольку упомянутые реакторы производят сами для себя ядерное топливо (из урана-238 плутоний-239), то нет накопления отработавшего ядерного топлива, то есть образуется замкнутый топливный цикл.
 
Выше говорилось о равновесной активной зоне, поэтому в топливном цикле не будет лишних делящихся элементов, которые можно было бы изъять без того, чтобы реактор встал. Не будет также необходимости обогащать уран, кроме того, ядерное топливо в замкнутом топливном цикле смешано с высокорадиоактивными элементами, поэтому и сама собой разрешится проблема хищения делящихся материалов.
 
Работа над созданием таких реакторов и их топливного цикла активно ведется. Уже до 2020 года должен заработать первый опытный реактор БРЕСТ-300, проектируется (см. фото) реактор СВБР-100, ведутся испытания плотного топлива и технологий переработки. Переход на реакторы естественной безопасности произойдет эволюционно, начиная с 2025-2030 года.
 
В настоящее время в мире сформировался повышенный интерес к строительству модульных атомных станций малой и средней мощности (АСМСМ). Несмотря на то, что до настоящего времени нет действующих пилотных модульных АСМСМ, их ожидаемые высокие потребительские качества и экономическая конкурентоспособность с другими источниками энергии в ряде регионов мира, значительный инвестиционный потенциал сегодня не вызывают особых сомнений у специалистов, инвесторов и политиков.
 
Модульный характер определяет принцип построения АЭС из отдельных модулей с возможностью построения надежных гибких энергетических систем. Особенность современных АСМСМ состоит в том, что они строятся «под ключ» на заводах-изготовителях и транспортируются различными способами до места назначения к потребителю в полной готовности. Таким образом, АСМСМ сочетают высокую технологичность, качество, экономичность заводского серийного изготовления и обеспечивают большую гибкость в финансировании, размещении, удовлетворении требований потребителя в отношении количества и качества вырабатываемой энергии.
 
Проектные проработки АСМСМ показывают высокие показатели безопасности и надежности. Их работа не зависит от внешних природных условий, они позволяют стабильно обеспечивать потребителей энергией. Такие станции до 100 МВт электрической мощности очень нужны для региональной энергетики, в первую очередь, районов Дальнего Севера, Дальнего Востока, Чукотки, то есть там, где находятся основные ресурсы минеральных и органических ископаемых.
 
Нефть, газ и позднее уголь, в конечном счете, исчезнут, а главное - неправильно использовать их для сжигания, когда в них нуждается химия. Поэтому безопасная и экологически приемлемая атомная энергетика пока на перспективу не имеет альтернативы для постепенной замены нынешней, использующей углеводородное топливо.
 
В. Б. Иванов,
доктор технических наук,
заслуженный деятель науки РФ
 
атомная энергетика

Другие статьи номера «ПВ» № 9-10 сентябрь, октябрь 2011

Главная Подшивка Подписка Редакция Партнерство Форум
  © Промышленные ведомости  
Rambler's Top100