http://www.ras.ru/digest/showdnews.aspx?id=86d15ca0-83f1-4108-9ccc-26e753dc1963&print=1© 2024 Российская академия наук
На смену тепловым ядерным реакторам, которые повсеместно используются сейчас, придут реакторы на быстрых нейтронах...
Ресурсов для них хватит на сотни и даже тысячи лет", - утверждает Евгений Аврорин, почетный научный руководитель Российского федерального ядерного центра - ВНИИ технической физики
Экономические бури не отменяют фундаментальных задач, стоящих перед человечеством. Одной из таких задач является поиск новых источников энергии. Кризис лишь на время может снизить потребление ресурсов. Как только экономика пойдет вверх, энергетические проблемы обострятся с новой силой. И выиграет тот, кто сумеет к ним подготовиться. Во многих странах сегодня реанимируются научные проекты, связанные с ядерной энергетикой. Это явление уже получило громкое название "ядерный ренессанс". Об этом феномене в интервью "Итогам" рассказал один из самых "закрытых" до недавнего времени отечественных ученых, почетный научный руководитель Российского федерального ядерного центра - ВНИИ технической физики (г. Снежинск) академик РАН Евгений Аврорин.
- Евгений Николаевич, поясните само значение термина - ядерный ренессанс. Почему сегодня возрождаются научные проекты, связанные с атомной энергетикой?
- Мы говорим о ренессансе, потому что случилась пауза, когда этот вид энергетики не развивался, новые электростанции не строились нигде в мире.
- Причиной этого был Чернобыль?
- Конечно, причиной был и Чернобыль, но не только он: происходили и другие аварии. В общем, безопасность на атомных станциях была недостаточной. А когда пробовали принимать какие-то меры, выяснилось, что это сильно повышает стоимость проектов. Безопасные атомные станции оказались заметно дороже по капитальным затратам. И даже цена электроэнергии на них часто была выше, чем на парогазовых станциях.
- Это и привело к ядерной паузе?
- Не только. К концу ХХ века стало понятно, что ресурс топлива для атомных электростанций ограничен. Природные запасы урана, который использовали на обычных тогда тепловых ядерных реакторах, можно было исчерпать даже быстрее, чем мировые запасы нефти, газа и тем более каменного угля. Однако сейчас отношение к проблеме изменилось. Этому предшествовали две волны энергетического кризиса. Первую констатировал Римский клуб (в 70-е годы прошлого века. - "Итоги"). Прогнозы были очень мрачные, но потом удалось поднять эффективность использования энергии за счет ее сбережения. Свидетелями второго пика энергетической напряженности мы стали совсем недавно. Экономический кризис лишь отодвинул его, но ненадолго. Как только он закончится, проблема дефицита ресурсов опять обретет свою остроту.
- Ученым удалось заготовить рецепты спасения?
- На смену тепловым ядерным реакторам, которые повсеместно используются сейчас, придут реакторы на быстрых нейтронах. Традиционная атомная энергетика расходует примерно полпроцента природного урана. 235-го изотопа, который, собственно, горит, в топливе вообще содержится всего 0,7 процента. А вот реакторы на быстрых нейтронах используют практически все топливо. Перейдя на этот вид реакторов, можно увеличить ресурс сразу в 200 раз. Больше того: поскольку используется весь уран, то стоимость топлива должна составить очень маленькую долю в стоимости электроэнергии. Можно в таком случае использовать даже гораздо более бедные руды. А это значит, что ресурсы для реакторов на быстрых нейтронах фактически не ограничены, их хватит на сотни и даже тысячи лет. И потому такая энергетика обещает со временем стать основной.
- Однако вопрос безопасности остается...
- Нужно научиться либо безопасно захоранивать долгоживущие отходы, которые могут распадаться в течение тысяч и даже миллионов лет. Либо превращать их в короткоживущие, с небольшим периодом распада. Это так называемая трансмутация, ускорение распада. Существуют разные способы делать это. Научно они проработаны, а технологически пока нет. Одной из ближайших задач будет создание таких технологий. Окончательное захоронение отходов тоже требует дополнительных исследований.
- Известно, что разработки в этой области сейчас активно ведут в США, России, Китае и Индии. Можно оценить, на каком месте находится Россия?
- Очень хорошие, продуманные программы у Индии и Китая. Они обширны и хорошо сформулированы. Индия, например, ставит во главу угла своей программы именно развитие реакторов на быстрых нейтронах. И развитие ториевой энергетики, потому что у Индии очень большие запасы этого элемента. Но и у нас научный задел довольно серьезный. Отцы российской атомной энергетики, люди умные и дальновидные, понимали всю важность этих проблем. Еще в 40-х годах прошлого века говорилось, что атомная энергетика может быть востребована, но необходимо решить три главные проблемы - ресурсы, безопасность и экология. В России уже в те годы занимались реакторами на быстрых нейтронах, прежде всего в Физико-энергетическом институте в Обнинске. Наша страна является одним из лидеров в этой области: реально электростанции на быстрых нейтронах были построены только в трех странах - России, Франции и Японии. Только у нас до сих пор работает Белоярская АЭС, имеющая единственный в мире действующий реактор на быстрых нейтронах. Опыт есть богатый, но потребуется еще многое сделать для того, чтобы эти наработки перешли в масштаб большой энергетики. Ведь Белоярская АЭС сравнительно невелика, а требуются, конечно, более мощные электростанции и, главное, гораздо более безопасные.
- В разных странах существуют разные подходы к безопасности?
- Например, когда в Японии возникла утечка натриевого теплоносителя в атомной электростанции, им пришлось остановить работу, потому что они оказались к этому не готовы. Проблема в том, что натрий вспыхивает при соприкосновении с водой или с влагой воздуха. А в России с самого начала осознали, что полностью избежать утечек натрия невозможно или очень трудно, и заранее подготовили меры на этот случай. Свой подход у России и к энергетике на быстрых нейтронах, и тут имеется практический опыт негорючих тяжелых теплоносителей - свинца или смеси свинца с висмутом. Свинцово-висмутовые реакторы работали у нас на подводных лодках. Ну а в 70–80‑е годы был создан проект электростанции на быстрых нейтронах со свинцовым теплоносителем.
- Какие научные проблемы в этой области еще не решены?
- Очень важная проблема связана с переработкой топлива. В одном реакторном цикле не удается сжечь весь уран, нужно перерабатывать и готовить новые топки ядерного топлива, то есть существует несколько циклов - реакторный и внереакторный, а именно химическая переработка. Некоторый опыт сейчас уже накоплен, в основном это водные технологии. Но при переработке в водных растворах возникает большое количество радиоактивных отходов. Их нужно либо выпаривать, что энергетически невыгодно, либо захоранивать огромные объемы. В принципе есть более экономные технологии. Прежде всего переработка в виде соединений фтора. Концентрация урана в таких соединениях гораздо выше, чем в водных растворах, поэтому объем отходов на два порядка меньше. Ну и, кроме того, они сулят экономическую выгоду. Тут тоже есть научные разработки, в России даже была создана экспериментальная установка, совместно с чехами. Но опять-таки это нужно доводить до степени промышленной технологии. Другой вариант - переработка в расплавленных солях или сочетание газо-фторидной и расплавно-солевой технологии. Научных проблем еще достаточно много.
- Как вы оцениваете возможность международного сотрудничества в этой области?
- Растет понимание того, что уж по крайней мере научно-исследовательские работы нужно вести совместно. Нильс Бор в свое время приводил такой пример. Если у вас было по яблоку, и вы обменялись яблоками, то у вас осталось по одному яблоку. Однако если у вас есть научные идеи, и вы обменялись ими, то у вас стало по две идеи на каждого.
- Сейчас мы говорим о том, что приостановленные проекты могут быть заново запущены. А есть ли то, что вернуть невозможно?
- Уходят люди, которые работали, и после них не остается школы. Кстати, в этом смысле сотрудничество тоже чрезвычайно полезно, потому что в Европе уже поняли: ни одна страна не может обеспечить в одиночку полноценного образования в ядерной области. Они создали комплексную программу обучения специалистов, в рамках Европейского союза объединились несколько университетов. Попытки подобного рода есть и в России. Это создание на базе МИФИ университета, объединяющего несколько вузов, которые занимаются образованием ядерщиков. Но проблема чрезвычайно серьезна, сейчас очень трудно найти специалистов высокого уровня.
- Имеются ли какие-то планы интеграции с европейской программой?
- Зачатки есть. У МИФИ существует несколько совместных программ с европейцами вплоть до обмена студентами и аспирантами, но пока в очень небольших масштабах. Кстати, хорошая перспектива для наших вузов - обучение студентов из развивающихся стран.
- Насколько дорого запускать сейчас новые ядерные проекты? Как-никак, кризис на дворе...
- Масштаб расходов можете оценить по стратегии развития атомной энергетики в России. Это огромная сумма. Впрочем, главное не стоимость разработок, а то, во что выльется строительство электростанций. К сожалению, в этой программе заложено недостаточно ресурсов на научно-исследовательские и опытно-конструкторские работы. Сейчас готовится новая федеральная целевая программа по НИОКР для того, чтобы развивать эти направления. Кризис, в конце концов, вещь временная, а ядерная энергетика очень инерционна. Строительство АЭС занимает 8–10 лет, готовиться к этому нужно заранее. Ну а в посткризисные времена обычно начинается оживление в экономике, и потребность в энергетике быстро возрастет. Значит, думать об этом нужно уже сейчас.