Замыкание цикла

В ближайшей перспективе, лет через 20, Россия станет первой страной в мире, где ядерная энергетика обретет статус «зеленой».
Не утихают споры, развивать ли в стране ядерную энергетику. Ее противники ссылаются на Германию и Бельгию, которые решили постепенно закрыть свои атомные электростанции. Несколько стран, таких, как Польша, Нидерланды, Испания, не будут строить новые АЭС. А Новая Зеландия даже запрещает заходить в свои порты кораблям с ядерными энергетическими установками на борту. Главный мотив — АЭС очень опасны, и про чернобыльскую катастрофу 1986 года помнят все. А тут еще и история с Фукусимой в 2011-­м. Двумя словами, эксплуатация АЭС чревата последствиями: при катастрофах люди получают лучевую болезнь и гибнут, происходит радиоактивное заражение местности. К тому же, как уверяет известный эколог, член­-корреспондент РАН Алексей Яблоков, рядом со станциями уровень онкологических заболеваний выше, чем в других местах.
Однако как бы кощунственно ни звучало: волков бояться — в лес не ходить. И вот почему. Специалисты на полном серьезе говорят, что альтернативы нет. Нефть, газ, уголь рано или поздно закончатся. Гидроэнергетика — хорошо, но ресурсы рек в Центральной части России практически исчерпаны, крупные станции негде ставить — и так вся Волга перегорожена плотинами ГЭС. Их на реке 8, а сейчас достраивают (начали еще при советской власти) еще одну ГЭС — в Чебоксарах. На этом — все. Ветряки и солнечные батареи годны только для какого­-нибудь фермерского хозяйства или дачи, но никак не для энергоснабжения больших городов. К тому же, как говорят защитники ядерной энергетики, она не самая опасная. Главное доказательство: чтобы обеспечить теплоэлектростанции углем, погибло людей гораздо больше, чем от аварий на атомных станциях. Выход один — АЭС.
Но, как рассказывает профессор кафедры расчета и конструирования реакторов ИАТЭ Юрий Казанский, если использовать традиционные реакторы на тепловых нейтронах, которых сейчас в России и мире подавляющее большинство, ядерного топлива тоже ненадолго хватит, потому что в тепловых реакторах используется лишь незначительная часть добываемого урана (0,7%), оставшаяся часть называется «сырьевой».
Но решение есть, и оно было найдено еще на самой заре ядерной энергетики. Сначала Энрико Ферми, а затем независимо от него Александр Лейпунский предложили схему реактора на быстрых нейтронах, иначе, бридера (размножителя). Топливо в них «размножается», в конечном итоге его получается больше, чем израсходовали. В каком-­то смысле это «вечный двигатель». Еще одно существенное преимущество — в реакторе на быстрых нейтронах может использоваться «сырьевой» уран.
Однако первые построенные реакторы были тепловыми. И сейчас предпочтение отдается им. «И раньше, и в данный момент они более целесообразны экономически, — объясняет Юрий Казанский. — Они дешевле, технология намного проще». Поэтому реакторов на быстрых нейтронах в мире построили немного — не более двух десятков, в основном, исследовательских. И только в СССР удалось соорудить промышленный быстрый реактор БН-­600, который работает до сих пор — на Белоярской АЭС. Кстати, за научное руководство его физическим пуском в 1980 году Юрий Алексеевич был удостоен ордена «Знак почета».
Сейчас в стране действует федеральная программа «Ядерные энерготехнологии нового поколения». По ней до 2020 года должно быть построено 15 энергоблоков и только один из них — на быстрых нейтронах БН­-800, который первоначально был разработан в ФЭИ еще в 60-­е годы. А в дальнейших планах — БН­-1200. Его тоже будут сооружать на Белоярской АЭС.
В «Росатоме» прекрасно осознают необходимость строительства быстрых реакторов. И в связи с этим появился проект «Прорыв», возглавляемый бывшим «атомным» министром Евгением Адамовым.
Суть проекта в том, чтобы на площадке Белоярской АЭС построить несколько реакторов на быстрых нейтронах и там же — завод по переработке ядерного топлива. Это позволит осуществить давнюю мечту атомщиков — организовать замкнутый ядерный топливный цикл, которого сейчас нет нигде в мире.

Сейчас отработавшее на АЭС топливо вынуждены утилизировать, складывать в ядерные могильники. Отходы обладают высокой радиоактивностью, поэтому его надо тщательно хранить, чтобы оно не попадало в окружающую среду. Такой путь называется открытым топливным циклом. А при замкнутом цикле отработавшее в быстрых реакторах топливо будет поступать на находящийся рядом завод — для подготовки его к повторному использованию, как в быстрых, так и в тепловых реакторах. А это сулит гигантскую выгоду. Во-­первых, это перерабатывающее предприятие избавит от необходимости добывать много урановой руды — топливо станет ходить по замкнутому циклу «реактор — завод — реактор». Для быстрой ядерной энергетики существенно сократится нужда в утилизации отходов. Поэтому разработчики проекта «Прорыв» обоснованно говорят о том, что ядерная энергетика станет «зеленой» в экологическом смысле этого слова.
Во­-вторых, добываемый уран будет использоваться почти полностью, а не только 0,7%. Поэтому разведанных запасов руды хватит человечеству на 10-­15 тыс. лет. А дальше наверняка придумают еще что­-то интересное.

Что еще любопытно, «Прорыв» предусматривает строительство не только реактора БН­-1200, где в качестве теплоносителя используется потенциально опасный натрий (кстати, на БН­-600 за 32 года эксплуатации натрий ни разу не загорелся). Есть планы строительства быстрого реактора БРЕСТ — со свинцовым теплоносителем, который гораздо безопаснее натрия.
Теперь о малой ядерной энергетике. Ее перспективы пока не так блестящи, как у большой. Маленьких реакторов нарисовано в чертежах и просчитано на компьютерах достаточно — самого разного назначения и типов. В основном — для отопления северных городов и медицины. Еще лет 20 назад в ФЭИ был разработан малый отопительный реактор РУТА. Но он не был воплощен в «железе», так и остался в чертежах. Профессор Казанский, как известно, тоже приложил немало усилий для развития малой ядерной энергетики. И мы не могли не поинтересоваться, как продвигаются его проекты. «Мы придумали неплохую штуку, — рассказывает Юрий Алексеевич. — Абсолютно безопасный реактор бассейнового типа с естественной циркуляцией без избыточного давления, и, что существенно, — недорогой. Он идеально подошел бы для отопления северных городов, куда проблемно доставлять топливо для котельных. Но, по моим сведениям, оказалось, что завозить его в 200-­литровых бочках все­-таки дешевле. А потом — построить реактор все­-таки много дороже, чем котельную, затраты же начнут окупаться только через 10­-15 лет. Поэтому наша разработка сейчас не находит спроса».
С медицинскими реакторами ситуация и проще, и сложнее. Эти маленькие, компактные установки могут генерировать нейтронный пучок для лечения онкологических больных — пока что на бумаге. Было время, нейтронная терапия практиковалась на медицинском блоке реактора БР­-10 в ФЭИ, но эта установка выработала свой ресурс и остановлена. А потребность в таком виде лечения очень велика. Планов его возрождения в Обнинске немало. Хотят сделать медицинский блок на реакторе в филиале НИФХИ, собираются использовать для этих целей ускорители ФЭИ, в экспериментальном секторе МРНЦ планируют запустить генераторы нейтронов, но до реального воплощения идеи пока никто не дошел. «Мы разработали маленький медицинский реактор, мощностью всего 10 кВт, — говорит Юрий Казанский. — Он надежный и безопасный. Если под него подложить бомбу и взорвать, то радиоактивное заражение не распространится далее комнаты, где он используется. Клиники интересуются нашей разработкой, чувствуется, что такой реактор нужен. Но внедрить чертовски сложно. Не хватает средств. Да и конкуренция велика — альтернативных предложений достаточно».
Хотя, надо думать, и отопительные, и медицинские реакторы будут востребованы. Просто не пришло их время. История с малой ядерной энергетикой напоминает путь реакторов на быстрых нейтронах. Их придумали давно, более полувека назад. А активное воплощение до сих пор не началось, только планируется. Экономическая целесообразность во всех случаях является определяющей.

Строящиеся АЭС

Балтийская АЭС (г. Неман, Калининградская обл.)
Реакторы ВВЭР­-1200, два энергоблока. Первый планируется построить к 2016 году, второй — в 2018­-м.
Белоярская АЭС­-2 (г. Заречный, Свердловская обл.)
Реактор БН­-800. Один энергоблок. Пуск в эксплуатацию намечен на 2015 год.
Ленинградская АЭС-­2 (г. Сосновый Бор, Ленинградская обл.)
Реакторы ВВЭР­-1200, 4 энергоблока. Ведется строительство двух энергоблоков.
Нижегородская АЭС ( п. Монаково, Нижегородская обл.)
Реакторы ВВЭР­-ТОИ, 2 энергоблока. Проектирование станции начнется в следующем году, окончание строительства запланировано на 2021 год.
Нововоронежская АЭС-­2 (г. Нововоронеж, Воронежской обл.)
Реакторы ВВЭР­-1200, 4 энергоблока. Ведется строительство двух энергоблоков.
Плавучая АЭС «Академик Ломоносов» (порт приписки Вилючинск, Камчатский край)
Реакторы КЛТ­-40С, 2 энергоблока. Первая в мире плавучая АЭС. В 2013 году начнется опытно-промышленная эксплуатация.
Ростовская АЭС (г. Волгодонск, Ростовская обл.)
Реакторы ВВЭР­-1000, 4 энергоблока. Первый энергоблок построен в 2001 году, второй — в 2010-м, ведется строительство еще двух.
Центральная АЭС (г. Буй, Костромская обл.)
Реакторы ВВЭР­-1200, 2 энергоблока. Строительство обещают закончить к 2018 году.
Еще Россия ведет строительство АЭС в Китае, Индии, Иране, Турции, Болгарии, Словакии, Украине, Белоруссии.

WhiteSands Treatment Center