Визитной карточкой французской программы в области быстрых реакторов были установки «Феникс» и «Суперфеникс». Легендарная птица, давшая имя обоим энергоблокам, если верить мифам, способна сжигать себя и вновь возрождаться из пепла. Однако пока не ясно, получится ли у быстрой программы Франции так же ловко вернуться к жизни.
История реакторов «Феникс» и «Суперфеникс» полна подлинного драматизма. Вся энергетика Франции, по сути, построена на ядерной генерации, доля АЭС в общем энергобалансе достигает 75 % и выше. Так что заинтересованность страны в «размножителях» (именно к такому типу относятся быстрые реакторы) и замыкании топливного цикла всегда была крайне высока. Особенно учитывая тот факт, что собственных запасов урана здесь нет и национальному ядерному гиганту, компании Areva, пришлось прилагать усилия для получения урановых активов за рубежом.
Итак, первый французский экспериментальный бридер с натриевым теплоносителем мощностью 20 МВт был запущен в 1959 году. В это время Франция стремительно теряла свои колонии, превращаясь из мировой империи в европейскую страну с небольшой территорией, почти лишённую энергетических ресурсов. В гармонии с антиимперской идеей опоры на собственные силы строились планы бурного развития атомной энергетики.
ФРАНЦУЗСКАЯ «РАПСОДИЯ»
Технологическая сложность быстрых реакторов в том, что в качестве теплоносителя в них нельзя использовать воду и многие другие замедлители нейтронов, кроме жидких металлов (ртуть, натрий, свинец) или их сплавов.
Может быть, музыкальная аллитерация «нейтрон-натрий» подвигла французов назвать первый быстрый реактор «Рапсодия». Эта установка, проработавшая до 1983 года, была ценной экспериментальной площадкой для конструкторов, технологов и материаловедов. Ведь натрий – очень технологически сложный металл, обладающий высокой химической активностью. Увы, финал «Рапсодии» получился трагичным: при демонтаже во время очистки резервуара натрия произошёл взрыв. Один инженер погиб, несколько человек ранило.
ГОЛУБАЯ МЕЧТА ЯДЕРЩИКОВ
Первые реакторы на быстрых нейтронах появились ещё на заре атомной эры. Целью их создания тогда было расширенное производство плутония для ядерного оружия. Однако уже в 1960-х,
с началом массового строительства атомных электростанций, тема получила новое звучание. Дело в том, что в обычных, тепловых, реакторах используется только уран-235, содержание которого в природном уране меньше 1 %. А в реакторах на быстрых нейтронах идёт наработка этого изотопа за счёт деления урана-238. После переработки ОЯТ полученные ядерные материалы можно вновь использовать. Кроме того, с переходом на быстрые реакторы в топливный цикл может быть вовлечён торий-232, запасы которого в несколько раз превышают запасы урана. Перед атомщиками открывался почти неисчерпаемый источник энергии. Попутно решалась проблема хранения ОЯТ. От многообещающей перспективы захватывало дух.
ДИАГНОЗ ПОСЛЕ СМЕРТИ
Опыт эксплуатации первого быстрого реактора позволил французским инженерам начать в 1968 году на площадке Маркуле строительство новой установки «Феникс» мощностью 230 – 250 МВт. Реактор был запущен в 1973 году, а на следующий год включён в энергосистему страны.
Основное предназначение «Феникса» – демонстрация возможностей быстрых натриевых технологий, а также изучение трансмутации долгоживущих радиоактивных отходов. Однако судьба его оказалась также далеко не безоблачной. Первые годы случались небольшие утечки натрия и локальные возгорания. Уже в 1980-х короткие периоды эксплуатации сменялись длительными остановками. Затем, в 1989 – 1990 годах, на «Фениксе» произошло четыре инцидента с внезапным снижением реактивности. Расчёты не могли объяснить природу этих событий, и программа была свёрнута.
И всё же «Феникс», хотя и с большими перерывами, проработал до конца 2009 года, в основном в качестве исследовательского блока. Незадолго до его останова французские инженеры успели поставить два эксперимента с целью разгадать причины таинственного снижения реактивности двадцатилетней давности. Выдвигалась гипотеза об искривлении активной зоны. В экспериментах удалось повторить картину снижения реактивности и подтвердить эти предположения.
В общем, несмотря на сложности в эксплуатации, можно уверенно сказать, что работа «Феникса» в плане приобретённого опыта оказалась довольно успешной. А коммерческих результатов от него никто и не требовал.
ОПЕРЕЖАЯ ВРЕМЯ
В 1968 году одновременно со строительством «Феникса» началось проектирование до сих пор не имеющего аналогов в мире гигантского промышленного быстрого реактора номинальной электрической мощностью 1,2 тыс. МВт. Будущий реактор назвали «Суперфеникс». Это был год высоких цен на нефть и тревожных ожиданий дефицита урана, становящегося основным сырьём французской энергетики. Предполагаемая серия быстрых реакторов должна была предотвратить гипотетический дефицит воспроизводством плутония.
Конструкция была существенно модернизирована по сравнению с «Фениксом», в том числе в плане обеспечения безопасности. Реактор должен был стать не только супер по мощности, но и по применению всех достижений науки и технологий того времени. Однако тогда опыт эксплуатации промышленных быстрых реакторов был не богат, это проявилось в дальнейшем.
Сооружать «Суперфеникс» начали в 1974 году, но конъюнктура на нефтяном рынке улучшилась. К тому же бюджет строительства из-за технических проблем разбухал на глазах. Широкая общественность была не подготовлена, начали активно проявлять себя «зелёные». Пять с лишним тысяч тонн жидкого натрия будоражили воображение. СМИ раздували слухи о том, что авария на «Суперфениксе» может привести к мгновенной смерти миллиона человек. А главное – строящийся реактор ассоциировался в первую очередь с наработкой плутония, а холодная война в то время достигла апогея. Поэтому борьба против строительства сплотила радикальных пацифистов и левых. Говорят, что к протестам приложили руку и конкуренты французских атомщиков.
В 1977 году очередная шестидесятитысячная акция протеста переросла в массовые беспорядки. Французские секьюрите действовали жёстко: один демонстрант был застрелен, более 100 получили серьёзные ранения. В 1981 году реактор запустили, хотя подключить его к энергосистеме удалось только через четыре года.
В 1982 году здание АЭС было обстреляно с другого берега Роны из противотанкового гранатомёта советского производства РПГ-7. Пять ракет не нанесли существенного урона станции, но информационного масла в огонь подлили. Позже выяснилась причастность к атаке бельгийской леворадикальной организации Cellules Communistes Combattantes. В довершение всех несчастий в декабре 1990 года из-за небывалого снегопада обрушилась крыша турбинного зала. После восстановления станция проработала совсем недолго. В 1996 году реактор по требованиям технологического регламента был остановлен, но по решению правительства его работа больше не возобновлялась, хотя последний год был самым успешным за всю историю станции (произведено 3,5 тыс. ГВт∙ч электроэнергии).
В итоге за 11 лет после подключения к сетям станция была в работе 63 месяца, в основном на малой мощности; 25 месяцев она была отключена по техническим причинам, а 66 месяцев – по политическим и административным. Однако, несмотря на сложности в реализации программы быстрых реакторов, Франция сегодня от этой технологии не отказывается.
Сергей УХОВ,
для «Страны РОСАТОМ»
P. S. О грандиозных европейских планах по быстрым реакторам, а также об аналогичном опыте Японии читайте в одном из следующих номеров.
СПРАВКА
Быстрые реакторы – энергетические реакторы, работающие в отличие от реактора на тепловых нейтронах в основном на быстрых нейтронах, с энергиями более 1 МэВ. Быстрые реакторы обычно работают на плутониевом топливе и, преобразуя U 238, производят плутония больше, чем потребляют, то есть имеют коэффициент воспроизводства больше единицы. Поэтому они называются также реакторами-размножителями, или бридерами (от англ. to breed – размножаться).
Первый экспериментальный реактор на быстрых нейтронах «Клементина» построен в США в 1946 году. В 1951 году запущен энергетический бридер EBR-1 с коэффициентом воспроизводства делящихся ядер больше единицы. Первый советский экспериментальный стенд нулевой мощности БР-1 был пущен в Обнинске в 1956 году.
