Безопасность АЭС – его работа

Более полувека составляет преподавательский стаж профессора Обнинского государственного технического университета атомной энергетики (ИАТЭ) Валерия Васильевича КОРОЛЕВА. В далеком 1957 году по приглашению бывшего директора и основателя ОИАТЭ В.Н. Глазанова Валерий Васильевич начал свою преподавательскую деятельность сначала в институте, а позже и на факультете повышения квалификации персонала АЭС. С Валерием Васильевичем Королевым беседует наш корреспондент.

- Уважаемый Валерий Васильевич, как получилось, что Вы связали свою судьбу с Обнинском?
- Позвольте небольшой экскурс в историю: после испытания в 1945 году американцами атомного оружия, появилась реальная угроза его применения против СССР. По приказу И.В.Сталина начались в срочном порядке работы по созданию отечественного ядерного оружия и средств его доставки к берегам США. В те годы многим оборонным предприятиям были присвоены номера, их называли ещё «почтовые ящики».
Вместе с тем наше правительство настаивало на мирном использовании атомной энергии. С этой целью создавались Первая в мире атомная электростанция и ледокол «Ленин» с ядерным двигателем…. Началось многолетнее соревнование между США и СССР в мирном и военном использовании ядерной энергии.
В то время город Обнинск ещё не существовал, а была секретная «Лаборатория В», на базе которой создавалась Первая в мире АЭС. Территория этой лаборатории ограничивалась действующим ныне Физико-энергетическим институтом и «промышленной площадкой», которые были обнесены колючей проволокой и тщательно охранялись.
С 1948 г. во многих вузах Москвы началась подготовка кадров на специальных факультетах для создания новой оборонной техники. В Московском Энергетическом институте (МЭИ), который я окончил, готовились специалисты по разработке новых в то время электронных вычислительных машин и управлению сложными «объектами».
Большинство выпускников этого факультета направлялись в «почтовые ящики». Каково же было наше разочарование, когда меня с моим другом после окончания сего спецфакультета в 1954 г. направили на работу не в «почтовый ящик», а в обычный московский научно-исследовательский институт НИИХИММАШ, где директором был неизвестный нам в то время Николай Антонович Доллежаль. (Кстати, сейчас его имя присвоено научно-исследовательскому институту энерготехники (НИКИЭТ)).
Мы думали, что произошла ошибка при распределении, но скоро выяснилось: в данном институте находился секретный отдел, где проектировались Первая в мире атомная электростанция и Первая советская атомная подводная лодка (АПЛ). Именно этим я и начал заниматься. Сам же Н.А. Доллежаль (впоследствии – академик) был трехкратным Героем социалистического труда и генеральным конструктором многих ядерных энергетических установок и атомных станций.
Работая у Н.А. Доллежаля в области проектирования сложных и ядерно-опасных реакторных установок, я впервые в СССР разработал электронную моделирующую установку, которая позже мной многократно использовалась при проектировании различных типов АЭС, а также при разработке тренажёров для обучения персонала АПЛ, АЭС и в учебном процессе ИАТЭ.
Таким образом, с 1954 г. и по настоящее время, то есть 54 года, я непрерывно занимаюсь методами и техническими системами безопасного управления реакторными установками и подготовкой для них кадров.
Возвращаясь к вашему вопросу, должен сказать, что моё знакомство с «Лабораторией В» состоялось в 1955 году. Здесь мне предстояло заниматься разработкой аппаратуры для безопасного пуска легендарной АЭС. В связи с моим тяжелым жилищным положением в Москве, я в конце 1955 г. с согласия Н.А. Доллежаля переводом был направлен на работу в Физико-Энергетический институт (ФЭИ). Там я трудился, совмещая свою научно-производственную работу с педагогической - в ИАТЭ, который в то время назывался вечерним отделением МИФИ. Выходит, стаж моей научно-педагогической деятельности в ИАТЭ составляет более 50 лет.

- А как состоялось Ваше первое знакомство с Обнинском?
- Электрички из Москвы в те годы не ходили. Вместо них очень медленно два раза в сутки до станции Малоярославец ходил паровой состав, который называли «кукушка». Названия остановок не объявлялись, а расспрашивать пассажиров об Обнинске не разрешалось, так как это был секретный объект. Кстати, во время этой первой командировки произошел интересный случай, который показывает, что вопросы секретности относительны и иногда связаны с возможностью её неумышленного нарушения.
Для того, чтобы не проехать нужную мне станцию, я очень осторожно спросил у одной старушки: «Скоро ли будет деревня Обнинское»? На что она мне простодушно ответила: «А, это там, где делают атомные бомбы? Скажу, я там тоже выхожу». На это я ей сказал, что она ошибается, и атомных бомб там не делают! Однако она громко возразила: «Что ты мне говоришь, там работает мой внук, и я лучше тебя знаю, что там делают». Мы сошли вместе, и она пошла в деревню, а я - в противоположную сторону, по лесной тропинке к засекреченной «Лаборатории В».
Так я впервые попал в будущий город Обнинск, который был официально провозглашен таковым в 1956 году.

- Вы сказали, что уже много лет занимаетесь методами и системами безопасного управления реакторными установками. Насколько сегодня велика вероятность аварии, подобной Чернобылю?
- История показывает, что дальнейшее промышленное развитие человечества немыслимо без энергетики, которая из-за ограниченных запасов минерального топлива будет неизбежно идти по пути создания ядерных энергетических установок (ЯЭУ) различного назначения. Уже в настоящее время число энергоблоков на АЭС в мире составляет 440, а через 10 лет оно превысит 1000. Помимо роста числа энергоблоков увеличивается их единичная мощность. Так, если электрическая мощность Первой в мире АЭС составляла всего 5 МВт, то современные энергоблоки имеют мощность 1000 МВт и более. Оба этих фактора - рост числа энергоблоков и их единичной установленной мощности пропорционально увеличивают вероятность ядерных аварий. Так, по сравнению с 1954 г., когда была создана Первая в мире АЭС, в 2008 г. вероятность аварий возросла примерно в тысячу раз.
Избавиться от аварий полностью невозможно, однако можно уменьшить вероятность их возникновения и масштабы последствий! В чем же главная причина опасности?
Источником ядерной опасности являются тепловыделяющие элементы (ТВЭЛы), где происходит цепная реакция с выделением используемого тепла, и накапливаются радиоактивные продукты распада. Эта опасность пропорциональна мощности, выделяемой в ТВЭЛах и времени их облучения.

- Объясните, пожалуйста, популярно для наших читателей, что такое ТВЭЛы?
- Ядерное горючее (слабо обогащенная по урану-235 двуокись урана) загружается в реактор не навалом, а помещается в виде тепловыделяющих элементов – ТВЭЛов. Что такое ТВЭЛ? Это трубка из циркониевого сплава, куда помещаются таблетки цилиндрической формы двуокиси урана. ТВЭЛы размещают в активной зоне реактора не по отдельности, а в виде так называемых тепловыделяющих сборок (ТВС). В разных типах реакторов их количество различно (от 160 до 1600 штук). По ним же циркулирует и теплоноситель.
Повышение экономичности энергоблоков требует увеличения их единичной установленной мощности и длительности облучения ТВЭЛов. Поэтому увеличение экономичности приводит к повышению ядерной опасности энергоблоков.

- К тому же потери от одной Чернобыльской аварии многократно превышают не только показатели экономичности, но и стоимость всех энергоблоков типа РБМК, каждый из которых стоит порядка 1 миллиарда долларов…
- Поясню для читателей: реакторы канального типа, в которых теплоносителем является вода, а замедлителем – графит, принято называть реакторами большой мощности канального типа (РБМК). До 1986 г. при создании реакторов типа РБМК-1000 главное внимание уделялось повышению их экономичности за счёт снижения ядерной безопасности, и последствием этого стала Чернобыльская катастрофа.
В настоящее время строительство такого типа реакторов запрещено, и в 21 веке будут преобладать более безопасные водо-водяные реакторы, кипящие и с водой под давлением. Кроме этого, существует много способов повышения ядерной безопасности, которая будет повышена примерно в 1000 раз за счёт системного (комплексного) подхода к повышению безопасности на всех этапах жизненного цикла АЭС. Под жизненным циклом понимаются этапы: разработки реакторных установок и систем управления ими; конструирование и проектирование АЭС; их изготовление и эксплуатация; и снятие этих объектов с эксплуатации.
Сенсационные выводы сделало МАГАТЭ в результате обследования 25 АЭС в 17 странах мира после катастрофических аварий в Англии, США и СССР. МАГАТЭ заявило, что все эти аварии являются не случайными (как считали до сих пор), а закономерными и рукотворными, т.е. они обусловлены ошибочными действиями специалистов на разных этапах жизненного цикла АЭС. Поэтому большим вкладом в повышение безопасности является уменьшение влияния т.н. «человеческого фактора» (ЧФ), под которым понимаются ошибки специалистов. Эта задача будет решаться путем повышения квалификации кадров и их ответственности за принимаемые решения. Именно этим и будет заниматься ИАТЭ в 21 веке.
Здесь нужно отметить важный вклад, внесенный в изучение влияния ЧФ на безопасность АЭС многими профессорами Обнинского университета ещё в 1992-1994 гг. путем участия в межвузовской научно-технической программе Российской Федерации “Ядерная энергетика повышенной безопасности“ по направлению «Изучение влияния ЧФ на безопасность АЭС».
Головной организацией по этому направлению был определен Обнинский институт атомной энергетики (ОИАТЭ), а научным руководителем и координатором этих работ от института – ваш покорный слуга. Тогда же мной совместно с профессором Ю.А.КАЗАНСКИМ на международной конференции в Японии, посвященной обсуждению влияния ЧФ на безопасность АЭС, были доложены результаты наших работ, отличные от американского направления, и они были одобрены организатором этой конференции – МАГАТЭ. В настоящее время эти работы внедряются в практику обучения как студентов за рубежом, так и студентов нашего Университета.

- Известно, что опасные радиоактивные отходы выбрасываются в окружающую среду с АЭС даже при нормальной её работе. Какова же степень этой опасности?
- Источником ядерной опасности являются радиоактивные продукты распада (РПР) цепной реакции, большая часть которых находится в матрице топлива и вокруг неё в виде радиоактивных газов под очень тонкой оболочкой (0,5 мм) ТВЭЛов. Так, например, считают, что при Чернобыльской аварии выделилось всего 3,5% активности РПР, накопившейся в реакторе к моменту аварии.
В реакторе мощностью 4000 мВт накапливается по различным сведениям (в частности, см. Острейковский В.А. Эксплуатация атомных станций. М.: Энергоатомиздат, 1999, с. 39) порядка 1010-12 Кюри за один год. Однако существующая система многократных барьеров безопасности сильно снижает эту величину - до выброса в окружающую среду порядка 100 Кюри. Получается, что степень опасности радиоактивных продуктов распада снижается в 1010 раз! Просто невообразимое число! И только в случае катастрофической аварии выделяется их в миллиард раз больше, чем при нормальных условиях эксплуатации. Поэтому в настоящее время приоритет отдается не экономичности, а безопасности атомных станций.
Учеными доказано, что выбросы радиоактивных отходов (при нормальных условиях эксплуатации) в 100 раз меньше по канцерогенности, чем от угольных электростанций. Вот почему атомной энергетике принадлежит будущее.