16 ноября 2022
Атомная энергия 2.0

Станислав Субботин, Курчатовский институт: «Будущее атома будет определяться уровнем образованности и целеустремленности тех, кто сейчас приходит в области ядерных технологий»

Научный портал «Атомная энергия 2.0» представляет специальное тематическое интервью с начальником отдела стратегических исследований Курчатовского комплекса перспективной атомной энергетики НИЦ «Курчатовский институт» Станиславом Анатольевичем Субботиным.

- Станислав Анатольевич, как Вы оцениваете воздействие появившихся в середине прошлого века мирных атомно-энергетических технологий на современную культуру и развитие социума? На какие сферы деятельности Человечества они повлияли более всего?

- Влияние огромное, но мы многое как бы не замечаем, и ситуация с ядерными технологиями весьма образно может быть иллюстрирована фразой одного и китайских лидеров в ответе на вопрос о том, как Вы относитесь к великой французской революции – «прошло слишком мало времени…».

Ядерные технологии можно сравнить с «открытием Америки»: первоначально воспользовались золотом, серебром, рабами, через полтысячи лет предложили миру множество сложнейших финансовых продуктов…, втянули мир в процессы устойчивого развития, не заметив того, что любое быстрое развитие это процесс опасный генерацией различных непредвиденных процессов.

Многие из этих процессов, по сути, являются кризисными в силу того, что мы не в состоянии своевременно и адекватно понять их, и в прежних представлениях - это не более чем аварии, кризисы, катастрофы…

Специалисты предложили миру ядерную энергетику (ЯЭ), которая конкурирует с имеющимися энерготехнологиями, но в энергетике мы от ЯЭ пока не получили новых качеств, не видим своих интересов, не заметили изменения целеполагания… Используя аналогии Н.Талеба и А.Гринспена, можно сказать, что мы оказались как бы со старыми картами на новой территории...

Пока ядерные технологии в большей степени проявили себя через использование радионуклидов, гамма излучений, нейтронов в исследовании природных процессов и, соответственно, в принципиальном расширении научного инструментария.

Новые образы и понятия, возникшие в ядерных технологиях, позволили нам по-новому осознать природные, социальные, экономические и даже политические процессы, тем самым расширив принципиально наши возможности предвидения будущих процессов и событий, но не столько в плане извлечения выгод, сколько в плане ограничения рисков и управления ими.

В отличие от других технологий, лежащих в основе хозяйственной деятельности современного общества и развивающихся в рамках принципа, что можно делать все то, что не запрещено законом, в области ядерных технологий мы перешли по факту к новому способу развития - мы имеем право внедрять только то, что разрешено законом. То есть создание и последующее использование новых технологий предварительно требует создания соответствующих структур, институтов и нормативных документов.

Это связано с тем, что ядерные технологии, в силу своей специфики и появления понятий абсолютной опасности и абсолютной ответственности, требуют строгого регулирования, предварительных значительных вложений и усилий, как материальных, так и финансовых и институциональных, прежде чем можно будет получать выгоды, да и то только при условии упреждающего распознания рисков и получения инструментов их обнаружения, осознания, контроля, регулирования, управления, компенсации нежелательных последствий.

- Какие важные социокультурные ценности и смыслы имеет продолжающееся развитие мирного атома сейчас? Какую роль, по вашему мнению, оно может сыграть в будущем развитии Планеты?

- В основе современного цивилизационного кризиса лежит неготовность осознания того, что в рамках своего хозяйственного развития человечество подошло к переломному процессу. В истории его можно сравнить с переходом от собирательства и охоты к оседлому землепользованию с организацией процессов не простого использования плодородия почв, а сохранения их плодородия (орошение, органические удобрения) и целенаправленному отбору растений и животных.

Такая экстремальная оценка сложившегося к настоящему времени кризиса развития цивилизации связана с тем, что функционирование, воспроизводство и развитие имеющихся жизненно важных инфраструктур, являющихся основой нашего существования и богатства, основано на использовании качественных исчерпаемых (что стало совершенно наглядным в настоящем времени) органических энергетических ресурсов (нефть, газ, уголь).

Быстро перестроить исторически сложившиеся хозяйственные инфраструктуры, социальные институты, сложившиеся общественные уклады, привычки, традиции, культурные базисы невозможно – слишком много для этого требуется времени и ресурсов, целевой переориентации с роста потребления всяческих благ цивилизации на минимум затрат на производство жизненно необходимых продуктов и субстанций, на воспроизводство условий выживания и на развитие в плане увеличения потенциальных возможностей адекватного реагировании на постоянно возникающие угрозы.

Сценарные оценки необходимых объемов ресурсов (органических) для обеспечения функционирования того, что уже есть, хотя бы на протяжении их жизненного цикла, с последующей их заменой на что-либо другое функционирующее на других видах ресурсов (возобновляемых?), говорят о том, что мы вошли в эпоху отсутствия надежной ресурсообеспеченности того, что мы полагаем собственным богатством.

Психологически нас спасает то, что каждый из нас или даже отдельно взятое государство может успокаивать себя тем, что «на наш век хватит», но если сложить потребности всех и оценить мировые интегральные ресурсы, то возникает пространство принципиальной неудовлетворенности, грозящее уже в ближайшей перспективе привести к глобальным неприятностям.

Рост затрат энергии на добычу нефти и газа неуклонно ведет не только к увеличению стоимости ресурсов, но и к тому, что мы при этом будем извлекать энергии меньше, чем тратим, а современная структура богатства такова, что не может полноценно функционировать без органических ресурсов.

Выход из этой ситуации в том, что требуется найти источник энергии не менее масштабный, чем количество энергии, добываемой в виде органических ресурсов. То, что сейчас предлагается, а именно масштабное использование природных процессов для получения возобновляемых энергетических ресурсов (ветер, вода, солнечное излучение), необходимых для компенсации потерь эффективности органических ресурсов в качестве источника энергии, при переходе на использование их в качестве энергоносителя, приводит к потере предсказуемости процессов в среде обитания (погода все больше будет «отличаться от климата»). А это не что иное, как потеря эффективности использования научных достижений, опирающихся на поиск и использование природных закономерностей.

Таким образом, современному хозяйственному механизму предстоит переход от использования исчерпаемых, но в данное время доступных и качественных природных ресурсов, к хозяйствованию на основе воспроизводства ресурсной базы за счет рецикла ранее использованных ресурсов, для чего необходимым условием является масштабное получение энергии за счет процессов, в наименьшей степени провоцирующих изменение климатических и других ранее устойчивых природных процессов.

Дальнейшее масштабное использование исчерпаемых энергетических ресурсов требует своевременного поиска замещающих источников энергии. Использование возобновляемых энергетических ресурсов ограничено масштабами, при которых недопустимым образом изменяются природные процессы, которые предполагается использовать в качестве источников энергии.

Пока в перспективе в качестве приемлемого источника энергии видна только ядерная энергетика по причине того, что она позволяет использовать энергию внутриядерного пространства, по сути внешнего по отношению к нашей среде обитания, что в свою очередь и позволяет в наименьшей степени возмущать природные процессы на стадии получения энергии (правда, оставляя пока генерацию возмущений, связанную с потреблением энергии, по сути, при использовании её для управления природными процессами, то есть управления тем, что мы до конца не понимаем…).

Но, к сожалению, запасы ядерной энергии при использовании урана 235, на который ориентирована современная ЯЭ, не достаточны для компенсации потери энергетической эффективности органических ресурсов, они в разы меньше, чем ресурсы нефти и газа.

Среди всех видимых и предлагаемых (необходимых и достаточных) энергетических ресурсов в долговременной перспективе наиболее подходящими в плане решения проблем энергетической безопасности и устойчивого развития являются уран 238 и торий 232.

Использование урана 238 в имеющейся структуре ЯЭ, основанной на использовании реакторов на тепловых нейтронах, расширяет ресурсную базу ЯЭ не более чем на 20-30 %. Развитие системы ЯЭ на основе масштабного ввода реакторов на быстрых нейтронах и замыкания ядерного топливного цикла, позволяющих в разы расширить ресурсную базу, упирается в необходимость расширенного производства плутония (проблема нераспространения ЯО) и в масштабную генерацию долгоживущих минорных актинидов (нептуний, америций, кюрий…), что вызывает соответствующие экологические, правовые, инвестиционные риски, принципиально затрудняющие использование современных экономических механизмов для развития системы ЯЭ с реакторами на быстрых нейтронах.

Масштабы имеющихся и неизбежно генерируемых проблем принципиально снижаются при использовании тория в качестве гармонизирующего топливного компонента, добавляемого в перспективную многокомпонентную структуру ЯЭ (в перспективе: превалирование реакторов различной мощности и назначения на тепловых нейтронах при ограниченной доле реакторов на быстрых нейтронах, реакторы жидкотопливные для утилизации минорных актинидов, термоядерные источники нейтронов для наработки урана 233 из тория в бланкетах термоядерных реакторов).

Своевременность интенсификации работ по внедрению тория в ядерный топливный цикл связана не только с необходимостью решения проблем ЯЭ, но и с тем, что торий является сопутствующим элементом при добыче редкоземельных ресурсов, необходимых для развития цифровых и интеллектуальных систем управления, без которых невозможно в нужной степени безопасно и эффективно использовать и развивать (в плане понимания происходящего и адекватного реагирования на изменение условий принятия решений и соответствующих действий) постоянно усложняющиеся структуры, рынки, продукты, образовательные процессы (расширенное воспроизводство знаний, как необходимое условие выживания цивилизации - не столько для получения выгод, сколько для все более адекватной оценки рисков…).

Таким образом, ЯЭ предлагает практически неограниченную ресурсную базу, но нужно избавиться от жадности, эгоизма и начать исповедовать этические ценности, и воспользоваться эмпатией по отношению к тем, кто будет наследовать Землю после нас и коллективной частью чьих незащищенных институционально (не «огороженных») по вполне очевидным причинам ресурсов мы воспользовались для чрезмерного демонстративного потребления на основе патологонатомического (антиномичного) научного подхода к выявлению и использованию закономерностей там, где без научного подхода процветала жизнь и неподвластная закономерностям гармония...

Через ядерную энергетику мы получили доступ к принципиально новому, по сути, внешнему по отношению к нашей среде обитания источнику энергии (внутриядерное пространство, пространство высочайшей упорядоченности, полученной нами в виде подарка в результате сложнейших и мощнейших звездных переделов, приведших к появлению тяжелых атомов, как вершине компактных гармоний и упорядоченностей).

Эти гармонии, которые мы "расщепляем" для получения энергии, стали доступны нам для использования через открытие и использование нейтронов, но они пока не доступны нам для понимания в полном осознании того, что общепринятые понятии времени, пространства, энергии «там внутри» нам мало помогают (см. Гёте: «понять постижимое и спокойно принять непостижимое»). И мы как бы сквозь "мутное стекло" начинаем ощущать, что если и дальше мы будем пользоваться энергией все в больших масштабах для управления природными процессам и пользования природными состояниями, мы сами провоцируем потерю предсказуемости, то есть потерю эффективности научного подхода выявления закономерностей. Дальнейший процесс развития становится своего рода аварийным процессом, если он реализуется без опережающего понимания происходящего на основе новых образов и понятий, привносимых через практики использования ядерных технологий – наиболее передовых в плане постановки и прояснения проблем. 

Уже сейчас можно сказать, что ЯЭ способна привнести новые представления в практику понимания хозяйственных систем (расширение теоретического потенциала):

  • Процесс естественного распада радионуклидов помогает понять физическую суть процессов дисконтирования, определяемую темпом деградации и старения богатства и необходимостью его воспроизводства за счет соответствующей обеспеченности ресурсами в течение длительного времени.
  • Понятие критической массы помогает осознать, что целое может быть принципиально «больше» суммы составляющих и обладать принципиально новыми по сравнению с составными частями возможностями, и судьба частей зависит от целостности системы и ее свойств.
  • Энергия деления тяжелых ядер, получаемая в отдельно взятом реакторе, как части системы, зависит не только от характеристик реактора, но и от организации всей системы. Поведение системы и ее эффективность определяется не только сегодняшним состоянием и динамическими характеристиками, но и предыдущей историей и некоторыми интегральными характеристиками по всему сроку службы, которые в значительной степени зависят от целеполагания. 
  • Остаточное энерговыделение за счет естественного распада радионуклидов приводит к неустранимыми и не выключаемым последствиям, и их необходимо прогнозировать заранее. То есть, при разработке стратегии устойчивого развития очень важно помнить слова Ю.Б.Харитона о том, что мы имеем право использовать не более одной десятой того, что знаем, то есть необходимо знать на много больше, чем можно использовать в данной обстановке (следствие принципа принятия решений на основе взвешивания выгод и рисков). 
  • Абсолютная опасность означает то, что человечество получило возможность самоуничтожения, особенно своей цивилизованной части за счет различных инноваций, последствия которых мы не можем проследить в обозримое время.
  • Абсолютная ответственность говорит о том, что важна не конкуренция, а способность каждого наилучшим образом выполнять то, на что он способен в рамках единого системного подхода. Это требует соответствующих моделей хозяйствования (не только экономических), способных демонстрировать то, что этика не противоречит прагматическому подходу.

И вполне можно уже сделать вывод о том, что от использования энергии для управления природными процессами мы должны перейти к использованию упорядоченностей и гармоний через понимание их на основе новых инструментов (теорий) для их наблюдения и интерпретаций.

- Какие актуальные задачи и возможности Вы видите для укрепления преемственности настоящего и будущих поколений работников в этой сфере?

- Преемственность это понятие историческое. Довольно короткая история развития ЯЭ выявила множество проблем, которые может и можно было предвидеть заранее, но обстоятельства вынуждали спешить с развитием ядерных технологий, как в оборонной части, так и в гражданской. В плане возможностей дальнейшего развития ЯЭ и для краткой характеристики нашего сегодняшнего состояния можно вспомнить и другие слова Ю.Б.Харитона о том, что «список наших ошибок для нас более важен, чем список наших достижений». И те проблемы, которые сейчас проявились и актуализировались это не столько вина прошлых и настоящих поколений создателей ЯЭ, но это и необходимая часть потенциала, необходимого для дальнейшего развития. Проблемы полезно трактовать как актуальные задачи, для решения которых нам не хватает ресурсов. В качестве критических ресурсов видятся не только материальные и финансовые, но и интеллектуальные, институциональные, культурные. То есть многое в будущем будет определяться уровнем образованности и целеустремленности тех, кто сейчас приходит в области ядерных технологий.

Наиболее сложными проблемами, которые сдерживают дальнейшее развитие ЯЭ, являются следующие:

  • неэффективное топливоиспользование (энергетический ресурс урана 235 меньше, чем у нефти и газа); 
  • деградация нейтронного потенциала (расходование урана-235 в качестве источника энергии, отсутствие необходимого уровня воспроизводства ядерного горючего); 
  • накопление отходов в отсутствии ЗЯТЦ пропорционально энерговыработке (неизбежно наступит тот момент, когда всего дохода от получения ядерной энергии не хватит для обслуживания отвалов обогатительных производств, ОЯТ и РАО); 
  • ограниченность масштабов, технологических направлений и регионов использования; 
  • нарастание угрозы неконтролируемого использования ядерных материалов, особенно тех, для которых не разрабатываются технологии их эффективного использования.

Для решения этих проблем необходимы инновации в области контроля нейтронного поля и управления отводом энергии, преобразование энергии. Но наибольших вложений ресурсов, времени и интеллекта, требует контроль и управление нуклидными составами и нуклидными потоками в системе ЯЭ, без решения этой проблемы ЯЭ не может стать основой устойчивого развития.

То есть на следующей фазе развития ЯЭ необходимо перейти к эффективному использованию урана 235 главным образом в качестве источника нейтронов для инициации и организации устойчивого процесса расширенного воспроизводства ядерного горючего (нейтронного потенциала в виде плутония и урана 233) из урана 238 и тория 232 в развивающейся системе ЯЭ. Для этого потребуется развитие не только материальной базы в виде различных установок, технологических процессов и средств их моделирования и управления ими, но и создание системных моделей, позволяющих оценивать и анализировать нейтронный потенциал, энергетическую рентабельность и другие важные интегративные свойства системы ЯЭ.

Кроме решения технических проблем ЯЭ необходимо, подчиняясь принципам и правилам развития сложных систем, вписываться в существующую систему институтов и традиций: экономических, правовых и нравственных. При этом исходя из того, что фундаментальной предпосылкой эффективности экономического механизма является то, что богатство и уровень жизни растут в результате преследования участниками различных рыночных пространств долговременной личной выгоды (А.Гринспен), необходимо так рационально поставить задачу развития инновационной ядерной энергетики как системы, чтобы ее структура, масштабы и цели могли стать интересны практически всем тем заинтересованным производителям и потребителям услуг ЯЭ, которые сейчас видят друг в друге конкурентов или противников.

- Что Вам открыла карьера и успешная работа в атомной отрасли как человеку, специалисту и общественному лидеру?

- К счастью, я не общественный лидер, и мне трудно, даже убедив себя, доказать другим, что далее человечество уже не обойдется без того, что можно получить только с помощью ядерных технологий и соответствующих знаний.

ГК РА перегружена проблемами прошлой деятельности, поддержания имеющихся структур ядерной технологии и их развития, особенно в краткосрочной и среднесрочной перспективах. Занятая обоснованием конкурентоспособности своих практически вечных технологий в краткосрочной перспективе, она практически не имеет возможности организовывать масштабные долговременные специальные исследовательские работы в плане разработки принципиально новых специальных материалов и технологий для работы в нейтронных и прочих высокоэнергетических полях. К тому же трудно привлечь современные решения и знания, полученные в других отраслях промышленности и технологий, в которых имеется возможность использовать все то, что не запрещено законом, в качестве необходимых донорных вливаний в дальнейшее развитие ЯЭ, в которой можно использовать только, что разрешено законом.

Ядерные технологии находятся на начальной стадии развития, и собственных ресурсов, включая людских, в них явно не достаточно даже для контроля и управления уже имеющимися обременениями (обращение с РАО и ОЯТ, вывод из эксплуатации) и решения внутренних проблем (совершенствование работающих объектов, развитие и реализация экспортных проектов, развитие новых технологий добычи и освоения урановых месторождений в труднодоступных регионах), связанных с масштабированием имеющихся технологий и решением проблем их долгосрочной ресурсообеспеченности в рамках доступных/имеющихся решений.

Необходима структура, обремененная не только коммерческими интересами, но и отвечающая за решение проблем долговременного развития в плане все более адекватного оснащения и обеспечения всевозможных структур хозяйственной деятельности, как различными технологиями, так и необходимыми ресурсами и продуктами.

Эта структура должна стать способной организовать межотраслевую программу развития многопродуктовой и многокомпонентной системы ядерной энергетики не только с уран-плутониевым ЯТЦ, но и с вовлечением тория, как необходимого элемента гармонизации процесса развития масштабной хозяйственной деятельности на новом этапе перехода к природоподобным замкнутым производственным циклам, поскольку невозможно развиваться в среде собственных отходов.

Необходимо эффективное вовлечение в технологические системные процессы всех добываемых не возобновляемых ресурсов (обладающих потенциалом повторного использования) на основе получения энергии с помощью использования тория 232 и урана 238 в качестве источника энергии и урана 235 в качестве источника нейтронов в ядерных энергетических установках, организованных в саморазвивающуюся систему, способную эффективно превращать нейтронный потенциал урана 235 в нейтронный потенциал плутония и урана 233.

Для человека, озабоченного перспективами дальнейшего развития ЯЭ, не достаточно простого подхода к своей карьере на основе приобретения только необходимых на данный момент знаний, умений, навыков, а необходим более адекватный современным условиям подход на основе анализа прошлого этапа развития ядерных технологий как своего рода эксперимента - выявления проблем, пересмотра принципов, построения теорий, позволяющих выстраивать свое видение стратегии дальнейшего развития, как своего рода планирование эксперимента по устойчивому развитию и не только ядерной энергетики.

Атомная энергия 2.0: свежие публикации

Научный портал «Атомная энергия 2.0» – самое крупное и наиболее посещаемое в Российской Федерации и странах СНГ прогрессивное цифровое СМИ атомной отрасли, выходящее в сотрудничестве со многими научно-производственными, деловыми, государственными, образовательными, общественными и экологическими организациями с 2008 года. 

 

«Атомная энергия 2.0» развивается в виде открытой семантической системы управления ядерными знаниями и популяризирует ядерные, термоядерные, водородные, радиационные и экологические технологии и инновации в России и мире.