Росатом развивает прорывные ядерные технологии, которые обеспечат будущее не только российскому «мирному атому», но и в целом мировой атомной отрасли. О настоящем и будущем атомных технологий RefNews рассказал экс-министр Российской Федерации по атомной энергии, научный руководитель проектного направления «Прорыв» Росатома Евгений Адамов.
— В июне прошла крупная конференция МАГАТЭ в Екатеринбурге — FR-17 по быстрым реакторам. Какие выводы можно сделать по итогам конференции?
— Вывод первый: многие годы считавшаяся второстепенной проблема выходит на авансцену. А проблема такова: пора ли замыкать топливный цикл, и настало ли время для реакторов на быстрых нейтронах, поскольку они неразрывно связаны? Конференция на эту тему уже 17-я, но никогда она не собирала столь много специалистов из ведущих по науке и по экономике стран: более 700 человек, преимущественно не из РФ.
Вывод второй: в каждом продукте, как правило, есть изюмина. И таких изюмин на FR-17 было две: вплотную познакомиться с тем, что делается по решению этой проблемы в РФ и побывать на единственной в мире площадке, где работают два промышленных блока с реакторами на быстрых нейтронах БН-600 и БН-800.
— Мир развивает реакторы со свинцом в качестве жидкометаллического теплоносителя, или сосредотачивается только на быстрых натриевых реакторах?
— Работы в мире находятся на такой стадии, что говорить о серьёзном развитии по этой тематике уже можно не только по отношению к научно-исследовательским и опытно-конструкторским работам (НИОКР), но и в плане создания конкретных блоков. Большая часть из них, естественно, использует Na (натрий), окисное топливо. Происходит это в силу инерции, ограничения в ресурсах, при котором проще базироваться на прошлом опыте. Но есть и фундаментальная причина. На какой-то стадии ядерную энергетику покинули лидеры физических, материаловедческих и прочих академического уровня научных школ, которым казалось, что в ней нет новых интересных задач, и потому они уступили место инженерам. По счастью, этого не произошло в России и поэтому мы сегодня можем не только смотреть под ноги, но и в перспективу.
— На пути развития быстрых реакторов Росатом один из лидеров или мы уже отстаем от конкурентов?
Пока лидер, но промедление — смерти лидерства подобно. По нашим стопам идут гиганты мировой индустрии, крупнейшие экономики мира стоят на старте реализации подходов, объявленных нами в 1990-е годы прошлого столетия. В 2015 г. Глобальная компания Westinghouse, разработчик водо-водяных реакторов (PWR), по проектам которого построено большинство АЭС в мире объявил, что его анализ показал: для следующего поколения ядерной энергетики оптимальны реакторы на быстрых нейтронах, использующие свинцовый теплоноситель и нитридное смешанное уран-плутониевое топливо. И не следует обольщаться или успокаиваться тем, что сейчас Westinghouse проходит через процедуру банкротства. Сегодняшний президент США 6 раз прошёл через эту процедуру. Вместе с крупнейшей экономикой мира, с Китаем, эта корпорация заканчивает сооружение последнего из новаторских водо-водяных реакторов АР-1000 и, объединив квалификацию корпорации и беспрецедентные экономические ресурсы страны, они могут покончить с нашим лидерством.
— Сегодня много говорится о двухкомпонентной системе – водоводяные реакторы и быстрые реакторы. Какие преимущества в таком сочетании двух технологий в промышленном процессе выработки электроэнергии?
— Речь идёт не о преимуществах, а о неизбежности. АЭС с реакторами на тепловых нейтронах существуют в сотнях экземпляров и будут работать за пределами текущего столетия.
Для стран, эксплуатирующих атомные станции и не желающих утерять способность развития этой энергетической опции, в перспективе вообще не имеющей себе равных, необходимо как можно быстрее перейти к замыканию топливного цикла и использованию быстрых реакторов. Только в этом случае решаются основные проблемы современной ядерной энергетики: использование в полноте потенциала добываемого сырья (в настоящее время 0,7%), окончательное, а не отложенное решение проблемы отходов, исключение аварий, требующих эвакуации населения, травмирующей психику и сопровождающейся таким ущербом для здоровья, который многократно превышает влияние радиации и является абсолютно неприемлемым.
Нельзя не упомянуть и об особой роли ядерной энергетики для стран т.н. Ядерного клуба, т.е. владеющих ядерным оружием. Пришедший в составе новой администрации США министр энергетики (Рик Перри) констатировал, что 30-летний период, в течение которого страна не строила АЭС и не развивала соответствующие технологии, нанес значительный ущерб безопасности страны. Когда, слава Богу, ядерное оружие не используется, уникальный потенциал, накопленный в ядерном оборонном комплексе, находит своё применение в энергетике. Предприятия нашей отрасли, как правило, работают и на оборону и на энергетику. Это одна из причин, по которым мы сохраняем лидирующие позиции в ядерной технике. Несмотря на то, что с реализацией передовых технологий, как правило, запаздываем. Время извлекать уроки.
— МАГАТЭ и Росатом постоянно говорят о важной роли атомной энергетики в деле борьбы с катастрофическими изменениями климата на планете. Но пока речь идет о «традиционных» АЭС с реакторами на тепловых нейтронах, то есть о водяных реакторах. Что может дать миру в плане борьбы за экологию технология быстрых реакторов и ЗЯТЦ?
— Известно, что и среди учёных и среди политиков нет однозначного отношения к проблеме потепления климата. Очевидно только, что если правы те из них, кто утверждает о периодической (за тысячи лет) смене трендов, не следует пренебрегать возможностью ослабить негативные воздействия в одном из таких периодов. В этом отношении ядерная энергетика не имеет себе равных. Но экология, это ещё и забота о здоровье людей. Серьёзные специалисты, а не спекулянты от экологии, хорошо знают, что по влиянию на здоровье ядерная энергетика имеет существенные преимущества перед другими техногенными областями и другими типами генерации. Даже сравнение ущерба здоровью при крупнейших техногенных катастрофах показывает преимущества ядерной энергетики. Наконец не второстепенным является и вопрос о расходовании природных ресурсов. Возобновляемой называется ветровая или солнечная генерация. Но реально не только возобновляемой, но и расширяющей диапазон энергетических ресурсов, при переходе на быстрые реакторы, становится именно ядерная энергетика. При работе быстрого реактора воспроизводится делящегося материала, отсутствующего в природе (Pu, плутоний), больше по энергетическому потенциалу, чем использованного природного (U, уран).
— Вы научный руководитель проекта Прорыв, который был широко представлен на FR-17. На какой стадии он сейчас находится? Что уже сделано в рамках проекта?
— По большинству направлений закончены научно-исследовательские работы (НИР). Исключение составляет область, связанная с переработкой облучённого ядерного топлива (ОЯТ), которая хорошо освоена по гидрометаллургической технологии, применявшейся ещё на стадии разработки ядерного оружия. Мы стремимся сократить время до начала переработки и исключить появление в её результате оружейного уровня урана и плутония. Здесь много новых технологических подходов. Поэтому НИР в этой сфере продолжается.
Что касается производства топлива, то не только закончен НИОКР, который мог быть сделан до выполнения проекта опытного производства, но и сам проект завершен, прошел Государственную экспертизу и получил лицензию Ростехнадзора на сооружение. Опытный завод уже на 50% построен на площадке Сибирского химического комбината вблизи Томска. В 2020 году предстоит его пуск в эксплуатацию.
Завершен проект энергоблока с реактором на быстрых нейтронах электрической мощностью 300 МВт, также получивший положительное заключение Госэкспертизы. По ряду причин не сооружены стенды для испытаний наиболее ответственного оборудования: парогенераторов и главных циркуляционных насосов. Это сдерживает принятие решение о начале стройки.
Наиболее существенные результаты получены в разработке технологии плотного нитридного смешанного уран-плутониевого топлива. За несколько лет проекта получены выдающиеся результаты: испытаны в исследовательских реакторах и в БН-600 более 500 тепловыделяющих элементов и ни один из них не потерял герметичности, хотя это и не такая уж редкость для основного работающего сейчас в реакторах оксидного топлива.
Здесь мы точно «впереди планеты всей», так как специалистам давно известно, что для реакторах на быстрых нейтронах оптимально именно плотное топливо, но никто пока даже не ступил на ту непростую дорогу, которая у нас уже под ногами.
Здесь я хочу отметить вклад ВНИИНМ им Бочвара, Сибирского химического комбината, ОКБМ им. Африкантова, НИКИЭТ им. Доллежаля, ГНЦ НИИАР и Белоярской атомной станции Росэнергоатома. Все они связаны проектным управлением под научно-техническим руководством Инновационно-технологического центра (ИТЦП), без реализации которого такие успехи не были бы возможны. В известной мере, в ИТЦП копируется схема управления первого атомного проекта, под руководством Лаборатории №2, в настоящее время НИЦ имени И. В. Курчатова. В отличие от советского атомного проекта, нам не пришлось создавать новые предприятия. Для нашего проекта на существующих предприятиях отрасли были сформированы Центры ответственности за работы по проектному направлению «Прорыв».
— Когда мир увидит коммерческую технологию АЭС с реакторами на быстрых нейтронах? Можно ли говорить сегодня о том, что Россия займет часть мирового рынка быстрых энергетических реакторов?
— Сейчас это наиболее актуальный вопрос. Промышленные реакторы на быстрых нейтронах мир уже видел: это и «Феникс» и «Суперфеникс», но, в первую очередь, это БН-350 и БН-600, построенные в СССР. В прошлом году в РФ введён в эксплуатацию БН-800.
Коммерческий реактор должен обладать главным свойством: быть экономически эффективным. Только что прошедший в Госкорпорации НТС констатировал существенное продвижение проекта БН-1200 в этом направлении, однако рекомендовал до начала сооружения закончить НИОКР, которые возможно гарантируют нам конкурентоспособность энергоблока с таким реактором, например, с парогазовым установками.
— Я бы попросил Вас заглянуть в будущее. Каким будет облик энергетики через 40-50-100 лет? Атомная энергетика сохранит свои позиции? Какой она будет – только быстрые реакторы или сочетание с другими типами реакторных установок?
— Никакого интервью не хватит, чтобы детально ответить на такой вопрос. Но можно очертить контуры той мировой энергетики, как она видится сегодня. В диапазоне 2050-2100 г., к сожалению, сохранится значительная часть энергетики, использующей органическое топливо. То, что Менделеев считал сжиганием ассигнаций ещё в начале прошлого столетия, затянулось на 200 лет. Правда и наши представления о запасах органики кардинально изменились. А тем более технологии. О запасах сланцевых нефти или газа, их запасах в мировом океане, т.н. конкрециях, известно давно. Однако только сейчас по отношению к сланцам произошла технологическая революция. Добыча газа и нефти из сланцев стала конкурентной с традиционными технологиями и определяет сегодня цены на мировых рынках. Доставка сжиженного газа конкурирует с трубопроводными системами. Однако, как бы наши представления о запасах органики не изменялись, они всё равно конечны, и их использование для энергетики или транспорта ограничивает возможности будущих поколений для развития целого ряда производств, требующих органического сырья.
Гидроэнергетика, как известно, производит самую дешёвую электроэнергию, при самых больших начальных капитальных затратах. В её OPEX нет топливной составляющей. Однако возможности большой гидроэнергетики ограничены её экологическим влиянием, в том числе и на биоресурсы и принято считать, что существенного развития этой генерации в мире не предвидится, в то время как технологии малых гидроустановок развиваются и они далеки от исчерпания.
У всех на слуху возобновляемая энергетика. Дело не новое, биоэнергетика успешно освоена и вышла на стационарный уровень, в то время как не менее давно известные ветровые и солнечные электростанции, благодаря усилиям специалистов, прежде всего ФРГ и инвестиционным ресурсам Китая, претерпевают период бурного развития. У них есть свои ограничения, например, по занимаемым площадям или вредному влиянию производств солнечных элементов, однако, пика своего они ещё не достигли. Но он близок и до 2050 г. нам предстоит узнать, насколько был прав Капица, который считал, что доля ветровых и солнечных установок в общем энергобалансе ограничена.
Успешное развитие новых технологий ядерных реакторов и замыкание топливного цикла открывают возможности для того, чтобы в период 2050-2100 гг. ядерная энергетика стала крупномасштабной. Доля АЭС с реакторами на быстрых нейтронах в ней будет постепенно увеличиваться и постепенно станет доминирующей.
К 2050 г. после почти векового поиска следует ожидать ответ на вопрос о практическом использовании термояда.
