Классный журнал

Евгений
Адамов

Свинец для прорыва

В 1991 году в журнале «Атомная энергия», а затем в Nuclear Engineering and Design была опубликована первая статья, с которой и следует вести отсчет работ по новой технологической платформе — практическому замыканию ядерного топливного цикла на базе реакторов на быстрых нейтронах. В 1990-е средств не было не только на перспективу, но и на поддержание существующих производств, в том числе АЭС: за отпущенную энергию банально не платили. Не сложным, а контрпродуктивным оказался период «жирных» 2001–2011 годов, когда работы по этому направлению были заброшены. Они возобновились лишь в 2013 году благодаря Сергею Кириенко. Он же и дал им название «Прорыв». И сегодня на площадке Сибирского химического комбината в рамках проекта «Прорыв» Росатома строится опытно-демонстрационный энергокомплекс, который позволит практически отработать технологии замыкания ядерного топливного цикла и тем самым заложить основу построения новой крупномасштабной ядерной энергетики планетарного масштаба.

Чтобы понять причины появления и задачи проекта «Прорыв», давайте для начала посмотрим на ситуацию, сложившуюся к началу века в мировой ядерной энергетике. Отрасль столкнулась с проблемами, которые сократили ее долю в производстве электроэнергии с максимальных 18% до нынешних 11%. Прежде всего немало стран принимали свои решения отказаться от развития ядерной энергетики под влиянием крупных аварий — сначала чернобыльской, а затем фукусимской. В то же время снижение цены на газ и нефть поставило АЭС, цена которых возрастала из-за дополнительных мер безопасности, на грань конкурентоспособности с электрогенерацией на органических источниках (на них и до сих пор приходится около 85% электропроизводства), например парогазовых станций. Кроме этого, у ядерной энергетики есть проблема так называемого отложенного решения в отношении использованного ядерного топлива и ограничения, связанные с проблемами нераспространения ядерных материалов и технологий.

Конечно, сегодня на мировом рынке не ощущается дефицита уранового сырья, оно весьма доступно по цене. Однако, используя лишь 0,7% от урановых запасов по изотопу 235U, ядерная энергетика неизбежно столкнется с его дефицитом с течением времени. Даже при современном суммарном мировом уровне мощности атомных станций разведанных и относительно дешевых запасов урана достаточно лишь до конца этого столетия.

Наметившийся в начале столетия ренессанс атомной энергетики немедленно вздул десятикратно стоимость урана. Все эти проблемы и решает проект под амбициозным названием «Прорыв», в рамках которого развивается новая технологическая платформа крупномасштабной ядерной энергетики. Глава наблюдательного совета Росатома Сергей Кириенко назвал «Прорыв» вторым атомным проектом, и трудно с ним не согласиться, настолько значимым он является не только для страны, но и для мировой энергетики. Результатом реализации нашего амбициозного проекта должно стать создание конкурентоспособного продукта, который позволит российским технологиям сохранить лидерство в мировой атомной энергетике, да и в целом в глобальной энергосистеме на ближайшие 30–50 лет.

Сердце проекта «Прорыв» — реактор БРЕСТ-ОД-300 со свинцовым теплоносителем и нитридным уранплутониевым топливом. Конечно, основная часть задач будущей атомной энергетики решается реакторами на быстрых нейтронах, независимо от типа теплоносителя. С натрием можно решить большую часть задач перспективной ядерной энергетики, но у него есть существенные недостатки: он активно взаимодействует с воздухом и водой (опасность пожаров и взрывов), а также имеет относительно низкую температуру кипения. Переход к свинцу снимает эти проблемы безопасности. Поэтому мы строим БРЕСТ, аббревиатура которого расшифровывается как «быстрый реактор естественной безопасности».

Вкладывая средства в какую-то новую технологию, вы сразу значительного эффекта не получите. Однако, достигнув некоего определенного уровня развития, технология уже не требует большого вложения средств, а, наоборот, дает отдачу. Потом происходит насыщение ее возможностей, и вы можете сколько угодно в нее вкладывать, но эффект будет опять очень маленький. Ядерная энергетика в том, что касается тепловых и прежде всего водо-водяных реакторов, достигла насыщения возможностей. На них нельзя эффективно замкнуть топливный цикл и тем самым решить проблему топливообеспечения.

Именно на АЭС с реакторами на тепловых нейтронах и водяными теплоносителями произошли наиболее крупные аварии (в США, СССР и Японии), которые нанесли отрасли небывалый репутационный ущерб, хотя по масштабам последствий намного меньше других техногенных отраслей. Ядерная энергетика должна стать безопасной, оставаясь при этом конкурентоспособной. Наращивание барьеров безопасности, чем мы давно уже занимаемся, — это наращивание капитальной составляющей и эксплуатационных затрат, требований к персоналу. Поэтому отрасль все время снижала свою конкурентоспособность.

Задача, которую мы ставим в проекте, — достичь конкурентоспособности по LCOE (себестоимость киловатт-часа в течение всего жизненного цикла АЭС). Крупномасштабная ядерная энергетика должна быть конкурентоспособной с генерацией на органическом топливе, а в перспективах столетия — и с возобновляемыми источниками энергии. Ощутимый прогресс в создании ветровых и солнечных электростанций заставляет рассматривать их в качестве конкурентов, правда только после того, как они перестанут использовать специально для них применяемые тарифы. КИУМ также должен быть включен в число параметров сравнения. В чем же уникальность «Прорыва»? В том, что он позволяет на тысячи лет, и это не оборот речи, а точный расчет, не только забыть о проблемах нефтяного и газового сырья, высвободив их для внеэнергетического использования, избавить дороги от загрузки перевозками угля, кардинально решить проблемы экологии, но и решить проблему отработавшего ядерного топлива (ОЯТ) и радиоактивных отходов, накопленных за десятилетия развития мировой ядерной энергетики. В замкнутом ядерном топливном цикле ОЯТ будет перерабатываться в топливо для реакторов на быстрых нейтронах, использоваться 238U, лежащий в отвалах обогатительных производств, и таким образом сформируется топливная база для ядерной генерации как минимум на тысячелетие вперед.

Ключевым для проекта «Прорыв» является понятие естественной безопасности. Это обобщение принципа внутренне присущей безопасности не только на сами реакторные установки, но и на весь топливный цикл. Естественная безопасность предполагает:

исключение аварий на АЭС и на предприятиях ядерного топливного цикла, требующих эвакуации, а тем более отселения населения (техническая безопасность);

радиационно-миграционную эквивалентность захораниваемых долгоживущих радиоактивных отходов и добываемого топливного сырья (экологическая безопасность);

технологическую поддержку режима нераспространения. 


Колонка опубликована в журнале  "Русский пионер" №122. Все точки распространения в разделе "Журнальный киоск".