В начале второго десятилетия ХХI века мировая атомная энергетика столкнулась с необходимостью увеличения гарантий безопасности АЭС. О стратегических преимуществах технологии ядерной энергетики «естественной безопасности» на основе замыкания ядерного топливного цикла и реакторов на быстрых нейтронах рассказывает Евгений АДАМОВ, научный руководитель ОАО «НИКИЭТ», председатель секции «Новая технологическая платформа атомной энергетики» НТС Госкорпорации «Росатом», руководитель технического комитета проекта «Прорыв».
– Евгений Олегович, какова важность замыкания ядерного топливного цикла на современном этапе развития атомной энергетики?
– В нынешнем виде атомная энергетика, доля которой в мировом энергобалансе составляет около 6%, не решает глобальных энергетических проблем. Зато создает новые – радиофобию, накопление экологически опасных РАО и ОЯТ, распространение ядерных материалов и технологий. Более того, события прошлого года в Японии показали, что она не дает гарантий безопасности населения. Конечно, каждое последующее поколение АЭС надежнее предыдущего – но в то же время и дороже. В результате атомная энергетика теряет и экономическую конкурентоспособность.
Все это не позволяет отрасли крупномасштабно развиваться и ставит под сомнение ее будущее. Замыкание ядерного топливного цикла придаст атомной энергетике совершенно другие качества и сделает ее соответствующей самым жестким «зеленым» стандартам.
– Как давно Госкорпорация «Росатом» ведет практические работы в этой области?
– Еще в 2000 году Правительство Российской Федерации одобрило Стратегию развития атомной энергетики России в первой половине XXI века, предусматривающую реализацию в нашей стране замкнутого ЯТЦ на основе реакторов на быстрых нейтронах. В сентябре того же года Президент России Владимир Путин выступил на Саммите тысячелетия с инициативой развития соответствующего международного проекта. В поддержку этой инициативы под эгидой МАГАТЭ был запущен проект ИНПРО, нацеленный на создание опытного блока с пристанционным топливным циклом.
К вопросу создания технологии на базе быстрых реакторов с замыканием ЯТЦ вернулись в 2010 году, когда стало ясно, что откладывать его решение экономически невыгодно. Строя реакторы типа ВВЭР, мы впадаем в зависимость от сырьевой базы, накапливаем ОЯТ и РАО, увеличиваем в перспективе объем их перевозок, развиваем производства по обогащению урана, повышаем топливную составляющую в стоимости электроэнергии. Все это в дальнейшем приведет к значительным потерям в экономическом балансе атомной энергетики.
Была принята ФЦП «Ядерные энерготехнологии нового поколения на период 2010-2015 годов и на перспективу до 2020 года», однако она «рассыпалась» на отдельные проекты. Выполнение ФЦП в таком виде, безусловно, поддержало бы специалистов ряда отраслевых и профильных институтов, но реальные результаты были бы получены только по проектам создания исследовательского реактора МБИР и производства МОКС-топлива. И лишь приказ Сергея Владиленовича Кириенко от 19 июля 2011 года о начале проекта «Прорыв» позволил консолидировать разрозненные проекты и целенаправить их на конкретную задачу – создание сначала опытного, а затем и промышленного энергокомплексов АЭС с быстрыми реакторами и замкнутым ЯТЦ.
Реализуя практические работы по замыканию ЯТЦ, мы исходим из необходимости по завершении ФЦП в 2020 году получить конкретный результат, а именно построить на площадке Белоярской АЭС опытный энергокомплекс на основе пристанционного топливного цикла, ряда действующих реакторов на быстрых нейтронах, в том числе со свинцовым теплоносителем мощностью 300 МВт, а также подготовить проект создания на той же площадке соответствующего промышленного энергокомплекса. Одновременно будут решаться социальные задачи города Заречного.
Цех сборки реактора БН-800
– Какие технологии – реакторные, топливные, в области завершающего этапа ЯТЦ – получают приоритет? В чем состоят их преимущества, в частности, быстрого реактора со свинцовым теплоносителем?
– Приоритет отдается таким технологиям, как создание смешанного нитридного плотного топлива, его переработка и рефабрикация, подготовка РАО к окончательной изоляции по принципу радиационной эквивалентности потребляемого природного уранового сырья и изолируемых отходов. Кроме того, много внимания уделяется непосредственно реакторам на быстрых нейтронах.
У реакторов на быстрых нейтронах много преимуществ перед тепловыми. Это возможность полного, а при необходимости и расширенного воспроизводства делящихся материалов, сжигания долгоживущих изотопов, отказа от использования оружейных технологий (обогащения урана и выделения из ОЯТ чистых оружейных материалов, в частности, плутония). Использование в качестве теплоносителя жидких металлов вместо воды понижает давление в первом контуре и повышает безопасность. Запас реактивности может быть снижен до уровня, при котором авария типа чернобыльской, обусловленная разгоном реактора на мгновенных нейтронах, становится невозможной. Интегральная компоновка и применение высококипящего теплоносителя исключают потерю охлаждения – а, следовательно, аварии, подобные тем, что произошли на АЭС «Три Майл Айленд» и «Фукусима-1». Даже часть из этих преимуществ стали основанием для Франции запустить в прошлом веке программу развития атомной энергетики на основе реакторов на быстрых нейтронах. Однако ее пришлось свернуть: АЭС оказались слишком дорогими, как считает ряд специалистов – из-за применения натрия, активно взаимодействующего с воздухом и водой и накапливающего под воздействием нейтронов высокую радиоактивность, что требует дополнительных мер безопасности. Ожидается, что использование свинца позволит решить эти проблемы.
– За счет чего обеспечивается безопасность других (нереакторных) технологий?
– У программы есть отличительная особенность – ко всем объектам, как к быстрым реакторам, так и к производствам топливного цикла относятся требования «естественной безопасности». Эти требования основаны на отказе от деления аварий на проектные и запроектные. Все возможные аварии рассматриваются как проектные, для которых должны быть предусмотрены технические меры противодействия. А если они не сработают, последствия аварии не должны требовать эвакуации, а тем более, отселения населения, проживающего вблизи АЭС. Экономический ущерб от аварии не должен превышать стоимости сооружения самого поврежденного объекта. Накоплений ОЯТ и ВАО не предусматривается: после сжигания изотопов в быстрых реакторах продукты трансмутации будут иметь активность, позволяющую после выдержки в течение 100-300 лет вернуть отходы в Землю без нарушения ее природной радиоактивности. Реализация принципов «естественной безопасности» сделает атомную энергетику наиболее экологически чистой из всех видов генерации энергии.
– Где, в соответствии с принципом радиационной эквивалентности, должны захораниваться РАО?
– Если принимать этот принцип упрощенно – там, откуда был изъят природный уран. Таким образом будет достигнуто локальное восстановление равновесия. Но это не всегда является оптимальным вариантом. Например, в Желтых Водах на Украине очень серьезные экологические проблемы, и захоронение там РАО только ухудшит ситуацию. Поэтому возможен вариант захоронения в глубоких геологических формациях, где отходы будут надежно изолированы – это подразумевает глобальное восстановление радиационного баланса. На нашей планете достаточно таких мест вдали от человеческих поселений.
– Поможет ли проект, по Вашему мнению, России стать мировым лидером в атомной энергетике?
– В ряде стран ведутся исследовательские работы и небольшие НИОКР по замыканию топливного цикла. Однако такой комплексной задачи, какая поставлена в ФЦП «Ядерные энерготехнологии нового поколения…» и решается в рамках проекта «Прорыв», не поставило еще ни одно государство.
Пока мы лидируем в постановке задачи, результатах части выполненных исследований и некоторых НИОКР. Как я уже говорил, в конце 1990-х годов у нас была возможность опережающего развития атомной энергетики с замкнутым ЯТЦ, но мы ее упустили. Сегодня, после аварий на нескольких энергоблоках АЭС «Фукусима-1» и последовавшего торможения «атомного ренессанса» снова появилась перспектива работать на опережение. Нельзя опять ею пренебречь.
Тем более, что мы, в отличие, например, от Китая, не нуждаемся в быстром наращивании генерации. Энергопотребление в России сегодня составляет около 7000 кВт*ч на человека в год – это больше, чем в большинстве стран Европы. Прогнозы по народонаселению не предсказывают демографического взрыва. Некоторые электростанции работают не на полной мощности и плохо реализуются технологии энергосбережения, которые могут дать до 40% дополнительных резервов энергии.
Такая ситуация дает нам время, чтобы занять лидирующие позиции в области атомной генерации – не за счет количества дорогих энергоблоков, а благодаря развитию технологии, гарантирующей качественно новый уровень безопасности ее применения.
Руководство российской атомной отрасли активно поддерживает «Прорыв»: координационный совет проекта возглавил Сергей Владиленович Кириенко. Это вселяет уверенность, что поставленные задачи будут выполнены.
Беседу вела Елена ТЕР-МАРТИРОСОВА
