Локомотив подцепляют, что на платформе?

А.Ю.Гагаринский, Российский научный центр «Курчатовский институт»

Еще несколько лет назад атомная энергетика в мире считалась «незавидным уделом» энергодефицитных стран, а в самодостаточной России робкие голоса ядерных энтузиастов гасли у неприступной нефтегазовой трубы.

Постепенное осознание надвигающегося системного энергетического кризиса и незатухающая, несмотря на все стремления «залить ядерный костер», деятельность атомщиков привели к удивительному результату. Сегодня в документах Санкт-Петербургского Саммита G8 декларируется приверженность большинства участников ядерно-энергетическому развитию. В России ведутся дискуссии, с каким объемом строительства АЭС может справиться стагнировавшее многие годы атомное машиностроение (два или три ГВт в год генерирующих мощностей).

В утвержденной концепции федеральной целевой программы развития атомного энергопромышленного комплекса до 2015 года обещанный (хотя и с осторожной пометкой «предельный») объем бюджетного финансирования даже в запрещенных денежных единицах выглядит крайне весомо – 25 миллиардов, учитывая, к тому же, вполне обоснованные ожидания почти такой же внебюджетной «добавки». Здесь нельзя не сказать о «роли личности в истории» – как и во многие отрасли российской экономики, в наш сектор пришли люди, знающие, чего хотят, где взять и куда подцепить локомотив инвестиций.

Конечно, эти замечательные планы ставят фундаментальный вопрос. Насколько мы – ядерщики – подготовлены к научной поддержке этих ближних, десятилетних планов и к научному обоснованию развития масштабной атомной энергетики за пределами 2015 года?

На этот вопрос должна была ответить в рекордно короткие сроки сформулированная программа по ядерным технологиям нового поколения, несколько претенциозно названная «Новой технологической платформой» – подавляющее большинство «новых» технологий придумано основателями ядерной энергии в середине прошлого века. О том, что сегодня «лежит», а что еще должно быть «положено» на эту платформу, стоит сказать несколько слов.

Очень важным (и в определенной мере критическим для принятия взвешенной технической политики на несколько десятилетий) фактором является время и масштаб присутствия в структуре атомной энергетики технологии водяных корпусных реакторов на тепловых нейтронах.

При сооружении новых энергоблоков на ближнем этапе единственной технологией, соответствующей мировым стандартам и готовой к масштабной реализации, является технология ВВЭР-1000. С известной специалистам натяжкой будем считать, что эта технология, даже с перспективой повышения единичной мощности на 200–500 МВт(э), у нас почти что есть.

Но в ядерном сообществе пока не нашло четкого понимания то, что задача дальнейшего развития технологии ВВЭР должна быть поставлена в общей стратегии развития не только применительно к «третьему», но и к «четвертому поколению», в сочетании с развитием замкнутого топливного цикла и реакторов на быстрых нейтронах.

А ведь системный анализ ядерного будущего уверенно показывает, что технология ВВЭР будет занимать существенное место в атомной энергетике XXI века, т.е. этот реактор «не надолго, а навсегда» в российской ядерной энергии деления.

Разработка энергоблоков большой мощности не снимает задачи использования атомных станций для регионального энергоснабжения, пока не включенные в явном виде в наши планы по новым ядерным технологиям.

В результате геополитических процессов Россия стала более северной по сравнению с СССР страной, уменьшилась ее экономически эффективная при нынешнем хозяйственном укладе ресурсная база. Развитие экономики России предполагает более интенсивное развитие «граничных» регионов: европейского Севера, Северо-Восточной Сибири, Дальнего Востока, в которых сосредоточено 80% природных ресурсов страны. Решение проблемы надежного энергообеспечения изолированных регионов, например, на базе блоков малой и средней мощности плавучего и берегового базирования, выходит на уровень важнейших политических задач.

Россия обладает уникальным опытом индустриального серийного производства ядерных энергетических установок для атомных подводных лодок, надводных кораблей, ледоколов и судов, общая наработка которых превышает 6000 реакторо-лет, и мощной научной, проектной и производственной инфраструктурой атомного судостроения, которая может быть переориентирована на общегражданское ядерное энергетическое строительство.

Огромный российский опыт судовых и корабельных технологий может быть эффективно использован и для создания блоков средней мощности промышленного изготовления, наиболее адаптированных к сетевому хозяйству и мощностному ряду для регионального энергоснабжения.

Если реакторы этого уровня мощности будут иметь высокую степень заводской готовности энергоблоков, что позволит заметно сократить время и затраты на строительство АЭС, то их экономическая эффективность может оказаться даже выше в сравнении реакторами большой мощности. Другой очень важный аспект: реакторы этого типа могут оказаться наиболее привлекательными на мировом рынке, что является стратегической задачей развития ядерно-энергетического комплекса России.

Недостаточно определены российские намерения по высокотемпературным газоохлаждаемым реакторам. Научный задел в стране составляет около 50 лет НИОКР, доведенных до технических проектов (АБТУ-50, ВГ-400 с выходной температурой 9500С), а также до действующего прототипа космической двигательной установки с температурой на выходе 3000 К.

ВТГР могут служить эффективным источником энергии для производства электроэнергии и водорода из воды, и тем самым создать основу экологически чистой атомно-водородной энергетики – нового направления в мировой экономике. В международном проекте «Поколение-IV» развитие концепции сверхвысокотемпературного гелиевого реактора явно имеет первый приоритет. Нам тоже пора определяться.

Главной идеей «Новой технологической платформы» является положение о том, что ключевое направление инновационного развития атомной энергетики – замыкание топливного цикла и разработка быстрых реакторов с расширенным воспроизводством топлива.

Россия здесь также имеет 50-летний опыт НИОКР, несколько реакторов-прототипов (БР-1, БР-2, БР-5(10), БОР-60) и 20-летний опыт эксплуатации реактора БН-350 с опреснительной установкой. Только в нашей стране продолжает эксплуатироваться коммерческий реактор на быстрых нейтронах с натриевым теплоносителем БН-600, но с традиционным топливом из окиси урана. Для сохранения технологии быстрых реакторов и для ее дальнейшего успешного развития важным этапом является сооружение энергоблока с реактором БН-800 на площадке Белоярской АЭС с одновременным созданием пилотного производства смешанного уран-плутониевого топлива для изготовления первой загрузки.

Следующим этапом работ по реализации концепции расширенного воспроизводства топлива и замкнутого топливного цикла в ближнесрочной перспективе является разработка инновационного проекта АЭС с головным серийным коммерческим реактором БН, а также разработка проектов промышленной базы по производству и регенерации топлива и сооружение этих объектов.

Это позволит, в значительной степени, продвинуть практическую реализацию быстрых натриевых реакторов, не дожидаясь исчерпания дешевого природного урана и сохранить высокотехнологичную промышленную инфраструктуру, необходимую для устойчивого развития атомной энергетики. Тем более, что эскалация мировых цен на органическое топливо, возникшая в последние годы, может приблизить время начала интенсивного ввода АЭС с реакторами на быстрых нейтронах и переход на новые технологии переработки ядерного топлива.

Однако и здесь еще очень много вопросов, ожидающих ответа – выбор единичной мощности, бридинговых характеристик, режимов и условий работы в сети, роль и необходимый уровень проработки быстрых реакторов других типов (с тяжелым металлическим теплоносителем, газоохлаждаемых, с сухим или влажным паром, с жидкой солью и т.д.) и, разумеется, разработка технологий, на которых будет базироваться будущий замкнутый топливный цикл.

В целом, ответом на очевидную «заботу партии и правительства» об атомной энергетике должна быть долгосрочная, тщательно промоделированная и просчитанная российская программа по ядерным технологиям на XXI век. Возможности для этого – огромный отечественный научно-технический задел, очевидный интерес в мире к инновационному развитию, уже оформленный в виде крупных международных проектов, либо инициированных Россией, либо с нашим участием – безусловны.

В заключение – один яркий пример качества нашего ядерного задела. В конце этого года исполняется 60 лет запущенному И.В.Курчатовым реактору Ф-1, сегодня – старейшему из действующих на Земле. За свою долгую жизнь этот реактор выполнял много задач, нарабатывал первый советский плутоний, служил экспериментальной базой буквально для всех разрабатываемых в стране реакторных концепций, наконец, стал эталоном нейтронного потока. Чего он при этом не делал никогда: не ломался, не позволял довести себя до опасной мощности, не загрязнял окружающую среду. Сколько он еще может проработать – сотни лет.

Представляется, что, имея такое за плечами, мы вполне можем браться за программу, рассчитанную на целый век.

Журнал «Атомная стратегия» № 25, сентябрь 2006 г.

назад

Материалы из архива

1.2006 Есть ли будущее у взрывной дейтериевой энергетики?

Б.В.Литвинов, академик, ВНИИТФ, г. Снежинск Вынесенный нами для обсуждения в этой статье вопрос, скорее всего, будет встречен с недоумением. Во-первых, термин «взрывная дейтериевая энергетика» был введен в употребление сравнительно недавно группой исследователей – физиков Российского Федерального Ядерного Центра – ВНИИ технической физики им. академика Е.И.Забабахина (г.Снежинск, Челябинской области), издавших в 1996 г. в нашем институте небольшую книгу под названием «Взрывная дейтериевая энергетики».

5.2009 Русский инновационный манифест

Мы забыли о творчестве. Потребительская экономика низвела многих из нас до уровня офисного и окологосударственного планктона. Мы перестали изобретать, рваться к звездам, писать хорошие стихи. Мы стали скучными. Это тоже возможная траектория развития человечества, но она быстро заканчивается – без прометеевского начала, без божественного одарения людей технологиями и ремеслами нам остается только прозябать в брендированном транснациональными корпорациями загоне.

6.2008 Реформы не ради реформ

Редакционная статья «Независимого военного обозрения»: - В Минобороны запланировано совещание, где будет определяться облик Вооруженных сил страны. Это станет как минимум пятой попыткой реформирования Российской армии… Покойный маршал России Игорь Сергеев пытался выйти из кризиса, создать стратегические силы сдерживания, объединить под единым руководством РВСН, авиационные и морские СЯС, СПРН, Систему контроля космического пространства.