В 2019 году Российская академия наук и Госкорпорация «Росатом» подписали соглашение о сотрудничестве, направленном на совместную реализацию высокотехнологичных проектов для обеспечения технологического суверенитета страны. Соглашение подписали генеральный директор Росатома Алексей Лихачев и президент РАН Александр Сергеев. Выполняемые в рамках соглашения работы будут способствовать успешной реализации Комплексной программы «Развитие техники, технологий и научных исследований в области использования атомной энергии в Российской Федерации» (КП РТТН), в том числе реализации проекта «Прорыв» для достижения нового качества ядерной энергетики и проекта «Зеленый квадрат». Кураторами совместных работ являются со стороны Академии наук – вице-президент РАН, академик Валерий Бондур, со стороны Росатома – председатель научно-технического совета Госкорпорации «Росатом», академик РАН Георгий Рыкованов, который и рассказал о результатах проделанных работ за этот период.
– Какие организационные структуры РАН задействованы в реализации КП РТТН, в чём заключаются их основные задачи?
Прежде чем отвечать на Ваш вопрос, хотел бы обратить внимание на гораздо большую широту направлений взаимодействия РАН – Росатом. РТТН – только «мирная» составляющая развития госкорпорации. Есть еще «военная» часть, где ведущие институты отделений физических наук, химических наук, нанотехнологий, математических наук, энергетики, механики и процессов управления РАН принимают активное участие.
Что касается КП РТТН, то это национальная программа научных исследований в области использования ядерной энергии, в которых сегодня Россия является безусловным лидером. По сложившейся традиции здесь работают прямые научные контакты, исследования в организациях Росатома проводятся совместно с институтами РАН. Спектр этих исследований весьма широк, начиная от разработки конкретных технологий (ядерное топливо, переработка ОЯТ и обращение с РАО и др.), заканчивая обоснованием безопасности ядерно-энергетических установок и формированием стратегии развития ядерной энергетики
Особенно важна роль РАН в экспертизе отраслевых программ, что позволяет поддерживать их современный научный уровень и обеспечивать мировое лидерство российской атомной науки и техники. В этой части организацию работы осуществляют Президиум и Президент РАН. В качестве примера приведу экспертизу РАН одного из важнейших объектов программы РТТН – реакторной установки БРЕСТ-ОД-300. Инновационный характер этой установки обусловил неприменимость к данному объекту ряда действующих в атомной энергетике нормативов. И именно положительная экспертиза комиссии РАН под председательством академика С. В. Алексеенко стала достаточным основанием для того, чтобы Ростехнадзор дал разрешение на сооружение РУ БРЕСТ-ОД-300.
– Почему в нашей стране уделяется столь пристальное внимание развитию атомных технологий?
По моему мнению, в научной среде все больше утверждается понимание, что атомные (ядерные) технологии сегодня – это ключ к решению важнейших энергетических, экологических проблем, задачи борьбы с изменениями климата, наиболее остро стоящих сегодня перед человечеством. Позвольте привести еще один пример. Исследования Института Народнохозяйственного Прогнозирования РАН (академик Б. Н. Порфирьев, член-корреспондент А. А. Широв), Института Энергетических Исследований РАН (академики А. А. Макаров и С. П. Филиппов) свидетельствуют, что эффективность декарбонизации электроэнергетики при вложении средств в развитие атомной генерации примерно в 10 раз выше, чем в возобновляемые источники энергии. В таком случае специалистам в области ядерной энергетики необходимо подтвердить возможность обеспечения АЭС топливом в течение столетий и продемонстрировать варианты безопасного обращения с отработавшим ядерным топливом (ОЯТ). Такие работы также являются частью программы РТТН и включены в другие исследовательские программы госкорпорации.
Принятый Росатомом в стратегии дальнейшего развития переход на двухкомпонентную атомную энергетику (с реакторами на быстрых нейтронах и тепловыми реакторами с ужесточением нейтронного спектра) позволит обеспечить устойчивое энергоснабжение на тысячелетия путем вовлечения U238 в ядерный топливный цикл быстрых реакторов. Для отработки технологий долговременного хранения и захоронения продуктов переработки ОЯТ Росатомом ведется строительство подземной исследовательской лаборатории (ПИЛ). Научное руководство этих работ осуществляет ИБРАЭ РАН. Проводятся исследования по фракционированию продуктов переработки ОЯТ – выделению короткоживущей фракции Cs137 и Sr90, фракции минорных актинидов (МА) – Am и Cm для последующей их трансмутации. Успешная реализация этих работ может позволить реализовать идею радиационно-эквивалентного захоронения радиоактивных отходов (РАО) и тем самым разрешить имеющиеся в научной среде разногласия относительно гарантий безопасного хранения ОЯТ в течение сотен тысяч лет. Здесь сложно выделить какую-то ведущую организацию. В работе участвуют как отраслевые институты (ВНИИНМ, Радиевый институт), так и МГУ, институты отделения химических наук РАН под общим руководством академика Б. Ф. Мясоедова.
На самом же деле сегодня трудно найти род человеческой деятельности, где не используются атомные технологии. И ядерная медицина, и квантовые компьютеры, и освоение дальнего космоса, и Северный морской путь – это всё ядерные технологии.
– Как развивается сотрудничество с научными центрами Госкорпорации «Росатом»?
Если характеризовать одним словом, то плодотворно. Выше уже отмечались традиционные прямые взаимодействия между предприятиями Росатома и институтами РАН. Приведу несколько успешных результатов, не ограничиваясь программой РТТН.
Объединенный институт высоких температур РАН выполнял совместные с Российским федеральным ядерным центром ВНИИЭФ экспериментальные исследования под руководством академиков В. Е. Фортова и Р. И. Илькаева термодинамических свойств дейтерия и гелия при давлениях сотни миллионов атмосфер.
Институт ядерной физики имени Г. И. Будкера СО РАН под руководством академиков П. В. Логачева и А. Н. Скринского разрабатывает ускоритель электронов ЛИУ-20 и запускает совместно с Российским федеральным ядерным центром ВНИИТФ уникальный, не имеющий аналогов рентгенографический комплекс.
Институт энергетических исследований РАН формирует под руководством академиков А. А. Макарова и С. П. Филиппова стратегию развития ядерной энергетики на среднесрочную и долгосрочную перспективу.
Институт проблем безопасного развития атомной энергетики РАН выполняет разработку под руководством академика Л. А. Большова кодов расчётного обоснования безопасности ЯЭУ и ЯТЦ для Проектного направления «Прорыв» и для других отраслевых проектов.
Институт проблем химической физики РАН осуществляет научное руководство (член-корр. РАН А. Л. Максимов, академик Н. Н. Пономарев-Степной) разработкой прототипа отечественной установки паровой конверсии метана в соответствии с проектом Росатома по водородной энергетике.
Институт высокотемпературной электрохимии УрО РАН выполнил обоснование под руководством профессора Ю. П. Зайкова пирохимической технологии переработки облучённого нитридного уран-плутониевого ядерного топлива перспективных быстрых реакторов.
– Как вы упомянули, в рамках проекта «Прорыв», учёные РАН уже выполнили ряд важных задач. Какие вопросы сейчас на повестке перед учёными Академии по этому проекту?
Вышеупомянутые направления работ являются актуальными работами для Проектного направления «Прорыв» и сегодня, когда от создания опытно-демонстрационного комплекса проект вступил в фазу создания промышленных объектов. В качестве важного перспективного направления для этого проекта следует отметить разработку плазменной технологии переработки облучённого ядерного топлива, которая ведётся в Объединённом институте высоких температур РАН под руководством академика В. П. Смирнова. Немного отвлекаясь от «Прорыва», в качестве еще одного важного направления совместных работ Росатома и РАН следует выделить решение проблемы разработки расчетно-экспериментальной технологии ускоренного создания новых конструкционных материалов для перспективных работ в области атомной энергетики, позволяющих повысить КПД и ресурс реакторной установки. Эти работы курирует Научный руководитель Приоритетного направления «Материалы и технологии», профессор А. В. Дуб.
– В проекте «Зеленый квадрат» важной задачей РАН является разработка технологического обоснования включения ядерной энергетики в этот комплекс в качестве полноценного экологического звена. На какой стадии проработки находится эта задача?
Этот, на первый взгляд, простой вопрос требует более детального обсуждения. Подтверждение климатической эффективности АЭС и включение ее в «зеленые» направления энергетики наравне с возобновляемой не вызывает вопросов, поскольку атомная энергетика имеет нулевые прямые выбросы парниковых газов при генерации, и наиболее низкие выбросы на всем жизненном цикле. По результатам исследования Европейской экономической комиссии ООН, проведенного в 2021 году, среднее значение выбросов на жизненном цикле генерации для АЭС – 5,5 г СО2 экв/кВт·ч, для ГЭС – 6 г СО2 экв/кВт·ч, у ВЭС – 7,8 г СО2 экв/кВт·ч.
Один из факторов, исторически сдерживающих широкомасштабное развитие ЯЭ, это проблема накопления ОЯТ тепловых реакторов. Данная проблема «поднималась на щит» противниками включения атомной энергетики в «зеленые» Таксономии. До недавнего времени решение этой проблемы во всём мире рассматривалось как отложенное и связывалось с глубинным захоронением ОЯТ или РАО. Однако реалистических доказательств надёжности и безопасности захоронения РАО, с периодом полураспада отдельных изотопов, измеряемых сотнями тысяч и миллионами лет, предложено не было. Для большинства стран так называемое «отложенное решение» (хранение ОЯТ в течение неопределенного срока до нахождения согласованного решения) не является приемлемым по политическим и экологическим причинам.
Решения, которые в настоящий момент закладываются в РФ в перспективные АЭС и ядерный топливный цикл нового поколения в стратегии двухкомпонентной ядерной энергетики, позволят существенно повысить репутацию ЯЭ, как безопасного и малоотходного производства, представляющего безусловный интерес как объект «низкоуглеродного» инвестирования. В концепции замкнутого ЯТЦ, разрабатываемой в рамках Проектного направления «Прорыв» (научный руководитель проекта Е. О. Адамов), образуемые в результате переработки высокоактивные отходы (ВАО) имеют совершенно иные свойства по сравнению с ОЯТ, ввиду практически полного отсутствия в первых U, Pu и MA. На базе результатов работ, выполненных под руководством академика Р. М. Алексахина, чл.-корр. РАН В. К. Иванова и чл.-корр. РАН В. И. Рачкова показано, что переход ЯЭ России на реакторы на быстрых нейтронах с замкнутым ЯТЦ и трансмутацией минорных актинидов к концу века делает возможным выравнивание радиационных рисков РАО и природного урана уже в пределах следующих столетий. При этом достижение радиационной эквивалентности от захораниваемых РАО и природной урановой руды происходит уже через 100 лет. Отметим, что в открытом цикле с тепловыми реакторами такое выравнивание произойдет спустя 700 000 лет. Исследования по этому направлению с полноправным участием РАН продолжаются, но уже сегодня можно сказать, что ядерная энергетика имеет все основания быть составной частью «Зелёного квадрата».
С точки зрения нормативных документов, многое уже сделано, в том числе с участием РАН. Еще в сентябре 2021 года Правительством РФ проекты атомной генерации подтверждены в составе Таксономии «зеленых» проектов, что определяет возможность приоритетной реализации проектов в области атомной энергетики и доступ к финансированию на льготных условиях. Следует подчеркнуть, что в Европе, несмотря на значительные политические разногласия, в июле 2022 года в перечень подтвержденных Таксономией ЕС «зеленых» видов деятельности также включена атомная энергетика. Отдельно документ фиксирует важность развития реакторов IV поколения и технологий замкнутого ядерного топливного цикла для минимизации отходов атомной промышленности, о чем мы говорили выше. Важно, что Россия предлагает варианты решения этих вопросов.