ЯТ: суть и определенность

М.Ватагин, к.э.н

Не только делать, но и говорить надо со страхом Божьим, обдумывая каждое слово, прежде чем его произнести. «Помни, - говорит святитель Феофан, - что ты, говоря, рождаешь слово, и оно никогда не умрет, но будет жить до Страшного Суда. Оно станет перед тобою и будет за тебя или против тебя. От словес твоих оправдишися и от словес осудишися (Мф. 12, 37)»


Из образовательного раздела для студентов по видимому мнению концерна Росэнергоатом:
Ядерное топливо (Nuclear fuel) материал, содержащий делящиеся нуклиды, который, будучи помещенным в ядерный реактор, позволяет осуществить цепную ядерную реакцию. Отличается очень высокой энергоёмкостью (при полном делении 1 кг U-235 высвобождается энергия равная Дж[1], в то время как при сгорании 1 кг органического топлива выделяется энергия порядка (3-5) Дж в зависимости от вида топлива).

Действительно лучшее, по многочисленным отзывам, на сегодняшний день  учебное пособие, рекомендованное Министерством образования России для студентов вузов[2], обучающихся по специальности «Ядерные энергетические установки», начинает знакомство с ядерным топливом рассказом об отличиях топливных циклов. Сам термин ядерное топливо не определяется. Несомненно, это весьма значимо само по себе, явно не случайно и, как показывает знакомство с множеством других, весьма в целом уважаемых и авторитетных источников информации, достаточно широко распространено как явление, а потому,  показательно с позиций потребности в общей определенности.

МАГАТЭ, российское и украинское законодательство определяют термин «ядерный материал» и тоже умалчивают о «ядерном топливе». Компания ТВЭЛ считает, что ядерное топливо это делящийся материал, который прошел необходимые процессы изготовления и сформирован таким образом, чтобы его можно было загружать в реактор. В глоссарии Минатома РФ определено, что ядерное топливо[3] (Nuclear fuel) представляет собой материал, содержащий делящиеся нуклиды, который, будучи помещенным в ядерный реактор, позволяет осуществить цепную ядерную реакцию[4]. Отличается очень высокой энергоёмкостью[5].

Украинская методология признает единицей ядерного топлива тепловыделяющую сборку (ТВС). Электронная Википедия определяет ядерное то́пливо веществом, которое используется в ядерных реакторах для осуществления цепной ядерной реакции деления. Политехнический словарь утверждает, что оно используется для осуществления цепной ядерной реакции в ядерном реакторе и представляет собой смесь веществ (материалов), содержащих как делящиеся ядра, так и ядра, способные в результате нейтронной бомбардировки образовывать делящиеся ядра, не существующие в природе. Встречается точка зрения, что ядерное топливо это вещество, содержащее определённое количество делящегося изотопа (U-235, Pu-239), способного давать цепную реакцию деления, которое может быть изготовлено в виде металлических трубок, стержней (блочков), или таблеток, гранул, порошка. Можно было бы продолжать, но видимо в этом нет надобности.

Статья 3 главы I Федерального закона РФ "Об использовании атомной энергии" в редакции от 10.07.2001г. N 94-ФЗ, обозначает, что: тепловыделяющая сборка ядерного реактора является машиностроительным изделием, содержащим ядерные материалы[6] и предназначенным для получения тепловой энергии в ядерном реакторе за счет осуществления контролируемой ядерной реакции; облученными тепловыделяющими сборками ядерного реактора признаются облученные в ядерном реакторе и извлеченные из него тепловыделяющие сборки, содержащие отработавшее ядерное топливо.

Общее впечатление очевидно. Пока все сумели договориться только относительно сокращенного представления понятия в виде сочетания букв ЯТ или NF при разговоре на иностранный манер. Единообразное толкование широко используемого словосочетания отсутствует, что не позволяет рассматривать общую определенность представлений в указанной предметной области в качестве удовлетворительной. Частичная ясность относительно данного базового понятия атомной энергетики есть у многих, но она, отличаясь в технических деталях, у каждого своя.  При этом общим свойством всех бытующих до настоящего времени отдельных толкований является отсутствие смысловых взаимосвязей с экономическими аспектами хозяйственной деятельности энергетического предприятия.

Элементарная логика подсказывает, прежде чем устанавливать назначение следует представить определенный образ, дать ему соответствующее название, установить относительную связь с обоснованной полезностью, выразить в подобающем формате функциональную зависимость количественных изменений. И только потом возможно внятное рассуждение по поводу отчего, почему и зачем. Так то оно так, но видно все устроено совсем не так. И потому, кажется вполне приемлемым оперировать словами уже больше 50 лет, не ведая их буквального, дословного, коренного или уж совсем общего смысла. Такое положение привычно и потому не вызывает дискомфорта.
Все бы ничего, если бы в результате не появлялись претензии научить молодежь тому, о чем не имеется собственного представления, как в упомянутом случае с организацией, которая и призвана вообще-то быть полезно эксплуатирующей, т.е. ответственной перед обществом за соблюдение соответствующих норм и правил. Получается, что недостаточным кажется собственное незнание. Видимо требуется ему обучить других. Для чего? Тоже понятно. Не знающий основы, значения и меры никогда не сумеет выправить несоответствие и наладить созидательный механизм. Впрочем, все это лирика, как говориться. Но, тем не менее, хотя бы для собственной оптимальной ориентации в окружающем пространстве следовало бы разобраться, определиться и соотнести результаты с происходящим должным образом. 

Начнем с простого замечания, что мирная ТВС предназначается, как бы сложно ее не определяли, прежде всего и, только лишь для совместного с другими подобными изделиями производства, используя собственный ядерный потенциал первичного тепла, которое затем соответствующими приспособлениями, обычно называемыми энергетическим оборудованием, должным образом трансформируется в приемлемый для конечного потребителя формат: тепловой, электрический, механический или какой другой.  Потребитель платит за энергию и дает средства к существованию энергетикам, а те в свою очередь покупают ЯТ, давая жить его изготовителям. Данное замечание кажется существенным для понимания общей неопределенности, до сей поры рассматривающей АЭС в качестве реакторной стадии ядерно-топливного цикла, величественного, хорошо организованного и научно обоснованного. Может отсюда и сама неопределенность относительно предмета интереса. Наверное, действительно сложно представить намерения целого, принимая за истину в последней инстанции частичную или частную позицию, какой бы обоснованной она себе ни казалась.

Начнем с простого замечания, что с позиции эксплуатирующей организации родовой основой понятия, очевидно, выступает слово топливо. Используемое в качестве термина оно обычно указывает на вид материального актива, имеющего оборотный характер со всеми вытекающими последствиями в учетной политике. Перед прямым использованием в производстве конечной продукции материальный актив хранится определенным образом[7] и именуется производственным запасом, имеющим свою специфику в качестве объекта бухгалтерского учета, финансовой отчетности и составляющей для определения базы налогообложения субъекта хозяйствования. Определенное указание свойственного качества «ядерное» характеризует лишь видовое отличие данного материала по сравнению с органическим аналогом.

ТВС лишь содержит в себе ядерный материал, называемый на входе свежим ядерным топливом, а на выходе тяжелым металлом. Причем в процессе полезного использования для получения первичной тепловой энергии весовые и видимые характеристики материала остаются неизменными. Меняется только его внутреннее содержание, придавая тем самым новое качество тому же количеству материальной субстанции. Она преобразуется из одной формы в другую, попутно отдавая тепло, которое и является действительно потребным продуктом для энергетического производства. Таким образом, ТВС доставляет на станцию потенциал энергии в приемлемом для извлечения виде. Другими словами, с позиции производителя энергии ТВС выступает лишь упаковкой полезного продукта в определенную оболочку для обеспечения возможности его хранения, транспортировки и использования.

Значимым с позиции общего смысла признаком, отличающим ядерное топливо от традиционного, выступает характер взаимодействия составляющих элементов в процессе выполнения соответствующего функционального назначения. Ядерный материал к моменту завершения полезного использования не изменяет весовых параметров и начальной формы. От начального состояния он отличается лишь своим внутренним содержанием[8]. Потому допустимо рассматривать в качестве характерной особенности ЯТ внутренний характер активизации изменений имеющихся связей составляющих для преобразования неизменной массы ядерного материала в другое качество. Качественное изменение происходит в результате деления[9] ядер на части, называемые обычно осколками. Образующиеся осколки деления обладают большой кинетической энергией. Их торможение в веществе сопровождается выделением значительного количества теплоты. Таким образом, кинетическая энергия подвижных элементов при торможении преобразуется в тепловую форму, передающуюся по законам термодинамики внешней среде, определяемой типом теплоносителя.

Следующим значимым отличием от органического топлива с позиции учета является то, что отдельно взятая ТВС не может использоваться изолированно от других кассет, расположенных в активной зоне. В назначенном качестве вне определенного множества подобных изделий, она не работоспособна в принципе и соответственно может рассматриваться самостоятельной учетной единицей только в  значительной степени условно. Принятие подобного подхода, по сути, является всего лишь надуманным допуском, который к тому же весьма далек от реальных условий.

Учитывая отсутствие общего терминологического единства относительно сочетания слов «ядерное топливо» применительно к сфере использования для производства энергии на АЭС, в настоящем изложении принимаются во внимание следующие признаки, подлежащие отражению в значимом определении:

Общий признак - оборотный материальный актив, учитываемый в хозяйственном обороте до момента полезного использования в качестве производственных запасов

Характерные признаки

·       Повышенные требования к соблюдению общих нормативов и правил безопасности в процессе транспортировки, использования и утилизации
·       Внутренний характер активизации изменений составляющих элементов для преобразования неизменной массы ядерного материала в другое качество.

Отличительные признаки

·       Изготовление специальной конструкции ТВС, обеспечивающей возможность безопасного использования
·       Превышение срока использования над длительностью отчетного периода
·       Отсутствие возможности полезного использования отдельно взятой ТВС, изолированно от других кассет, расположенных в активной зоне.
·       Неизменность параметров количества весовых единиц и формы

Промежуточное резюме:
учетной политике требуется определенность характерных и отличительных признаков ЯТ по сравнению с аналогами, состоящих в отсутствии видимых изменений содержания и формы ТВС, обусловленном внутренним характером активизации процесса, и принципиальном отсутствии возможности целевого использования ТВС изолированно от других подобных элементов общей и количественно заданной[10] совокупности в активной зоне данной конфигурации.

В завершении представляется вполне уместным определить предмет рассмотрения следующей взаимосвязью соответствующих понятий:

Ядерное топливо (ЯТ) является оборотным материальным активом в форме энергетического потенциала ядерного материала, содержащегося в специальной таре, называемой тепловыделяющей сборкой (ТВС) и обеспечивающей безопасные условия транспортировки, хранения и полезного использования запасов для производства первичной теплоты в активной зоне реактора, укомплектованной установленным количеством ТВС.


[1] Подобное образование неокрепших студенческих умов трудно назвать полезным, а как определить не известно. Во-первых, самостоятельного термина «энергоемкость» встречать просто не приходилось. Это правильно потому, что под энергией обычно понимают общую количественную меру различных форм движения. Именно различных, т.е. тепловой, электрической, магнитной, световой и пр. Потому термин теплоемкость имеет право на существование. Во-вторых, слово емкость формирует образ ограниченного объема для размещения в нем чего-либо. В сосуд можно налить определенное количество жидкости, которое и будет характеризовать его емкость в единицах измерения объема данной жидкости. Потому связь процесса высвобождения чего-либо, пусть даже энергии, по смыслу слова возможна только с позиции разрушения  емкости. В-третьих, утверждение о превышении высвобождения энергии ядерного топлива над органическим аналогом не соответствует приведенным количественным параметрам. Если бы «при полном делении 1 кг U-235 высвобождалась энергия равная Дж»  это было бы основанием бессмысленности усилий по развитию атомной энергетики т.к. даже простой кг условного топлива эквивалентен 7000 ккал, каждая из которых равновесна 4,1868 Дж. От таких нравоучений примешанных по месту учителей, остается только развести руками и, настоятельно посоветовать бедным студентам не обращать внимания на явные небылицы, расценивая их в качестве попытки развеселить и проверить их на сообразительность.
[2] В.А.Острейковский «Эксплуатация атомных станций», для студентов вузов, Москва, Энергатомиздат, 1999, стр. 513-546.
[3] Существующие и принятые в различных источниках терминологические трактовки существенно отличаются. Обычно ядерное топливо связывают с материалом или ТВС, но как правило в его определениях отсутствуют экономические признаки и свойства. В качестве единицы учета ЯТ для целей финансовой отчетности  практически повсеместно избирается ТВС.
[4] Так же сказано, что под ядерной реакцией (Nuclear reaction) понимается превращение атомных ядер, вызванное их взаимодействием с элементарными частицами, или друг с другом и сопровождающееся изменением массы, заряда или энергетического состояния ядер.
[5] Далее здесь вместо слова энергоёмкость употребляется словосочетание теплотворная способность, если речь идет относительно  единицы массы топливного ресурса или энергетический потенциал при разговоре об отдельной ТВС, реакторе или их совокупности за выбранный отрезок времени.
[6] Принимая за правило, что «о терминах не спорят, о терминах договариваются», все-таки немаловажным свойством законодательной формулировки рассматривается смысловая определенность. Для этого в Законе явно не хватает отсутствующего понятия «ядерное топливо», которое упоминается лишь в сочетании со словом «отработавшее» как субстанция, содержащаяся в ОТВС. Этот же Закон трактует понятие ядерных материалов как «материалы, содержащие или способные воспроизвести делящиеся (расщепляющиеся) ядерные вещества». По записанному выходит, что ядерные материалы помещаются в свежую ТВС исключительно для того, чтобы к моменту извлечения из реактора в ней находилось отработавшее ЯТ. При этом, ни то ни другое по букве закона к производству первичного тепла не имеет никакого отношения, поскольку оно осуществляется с помощью продукта машиностроительной отрасли. Видимо следует согласиться, что с позиций обычных знаний подобное утверждение звучит несколько странновато, если выразиться помягче...
[7] С позиций учета хранение материального актива осуществляется на узле свежего топлива, активной зоне реактора до момента использования определенного потенциала для производства первичной теплоты либо в бассейне выдержки, если в дальнейшем возможно использование ТВС для получения экономических выгод.
[8]  В этом смысле свежее ядерное топливо с первого момента участия в процессе ядерного деления частично утрачивает первоначальные свойства и превращается, по сути, в субстанцию, называемую тяжелым металлом.  С учетом этого понятие «ядерное топливо с заданным обогащением» применимо вообще лишь к его состоянию до начала полезного использования.
[9] Более точным по общему смыслу происходящего процесса представляется выражение «разрушение ядра вследствие ударного воздействия электрона»
[10] В нормальных условиях количество ТВС, расположенных в активной зоне, является заданным проектом параметром и обычно не изменяется в численном выражении.

назад

Материалы из архива

11.2006 Торий – источник энергии будущего?

"Ториевые реакторы способны разрешить глобальный энергетический кризис и обеспечить мир электроэнергией на всё обозримое будущее. Так считает профессор физики Эгиль Лиллестол… Профессор на протяжении многих лет ратует за создание подкритичных ториевых реакторов, управляемых ускорителями. Он надеется, что первая такая установка будет построена в Норвегии. "Я уверен, что ториевые реакторы будут построены в будущем.

12.2008 Лучшей заменой АЭС в Литве будет газ

Константин Симонов, генеральный директор Фонда национальной энергетической безопасности: - Атомные станции очень сложно и дорого строить. Есть опасения, что заявленные "советские" темпы - по два реактора в год - соблюдаться не будут, тем более в условиях кризиса. У нас в этой сфере достаточно много проблем - и в машиностроении, и у всех остальных участников производственной цепи. Надо понять, кто будет строить реакторы, кто будет строить станции, и надо помнить, что мощностей для строительства реакторов очень мало,..

3.2008 Нужна ли России морская стратегия

Развитие военно-морской стратегии (ВМС) с древнейших времён и до наших дней шло параллельно с практикой  применения сухопутных и  военно-морских сил. В России основы ВМС заложили Пётр I , Г.А.Спиридов, Ф.Ф.Ушаков, Д.Н.Сенявин. Период первой и второй мировых войн внёс свой вклад в военно-морское искусство и способствовал развитию военно-морской стратегии. Как создавалось военно-стратегическое направление в нашей стране , рассказывает Владимир Георгиевич  Лебедько, к.в.н., проф., контр-адмирал в отставке,  в течение ряда лет руководивший ведущими управлениями оперативно-стратегических штабов флота и сухопутных сил.