FAQ: Атомная энергетика сегодня

7 фактов о перспективах развития атомной промышленности в современном мире

03.07.2013
9 376

В настоящее время уже не только физики-ядерщики поняли, что ядерная энергия — источник энергии, который открывает принципиально новые возможности и новые проблемы развития человечества. Более 60 лет назад в своем докладе Конгрессу США Энрико Ферми писал, что ядерная энергетика (nuclear energy) — это новый источник, который, если использовать его правильно, на основе реакторов-бридеров на быстрых нейтронах (БР), то есть реакторов, которые производят топлива больше, чем сжигают (неслучайно французы называют их «Фениксами»), позволит создать практически чистый и неограниченный по масштабам развития источник энергии. Например, одна 1000-мегаваттная угольная станция требует в день 7 эшелонов угля, такой же 1000-мегаваттный реактор требует в год один вагон. Вагон и эти эшелоны, миллионы тонн — это и есть отходы. Все отходы атомной станции, которые сейчас есть в мире, можно собрать на одном стадионе, это будет куб 50x50x50 м.

1

Природные запасы урана и тория — сырье для ядерного топлива бридеров — достаточны для энергетического развития нашей планеты на сотни лет.

FAQ: Мирный атом7 фактов об открытии и использовании одного из самых крупных источников энергии

Но оказывается, это плюсы, которые сопровождают минусы. Ядерная энергетика позволяет собрать все радиоактивные отходы в одном месте, но никто не хочет предоставлять территорию для захоронения. Единственные две страны, которые определились, что они под морским дном в гранитном поясе делают вечное хранилище, — это Швеция и Финляндия. Эти страны выбрали путь вечного хранилища, хотя с самого начала атомщики открыли, что можно перерабатывать топливо, выделять вторичный элемент, который и является смыслом развития атомной энергетики. Дело в том, что в природном уране только 0,7% урана-235, делящегося элемента, который может служить и для бомб, и запалом для реактора. Остальные 99,3% — это сырьевой уран-238. На нем нельзя создать критический реактор или сделать бомбу, но, если в нем поглощается нейтрон, образуется плутоний — еще более перспективный изотоп и для бомбы, и для энергетики. Реакторы, которые задумывались как будущее энергетики, — это реакторы-размножители (бридеры, разновидность реакторов на быстрых нейтронах).

Единственный реактор на быстрых нейтронах на сегодняшний день в России работает на Белоярской станции (строится еще один), но, к сожалению, они работают на урановом топливе. В 90-е годы работа по их разработке и строительству была приостановлена. Сейчас мы возвращаемся к реализации этой программы, как, например, и Индия, которая в конце 2013 года должна пустить быстрый реактор — бридер на плутонии — и начинает строить серию таких же реакторов.

2

Есть и другая сторона этой проблемы: если ядерная страна захочет сказать «я больше не использую ядерную энергетику», то это принципиально невозможно. Нельзя подойти к атомной станции, закрыть ее на ключ и сказать, что ее больше нет. У нее есть, во-первых, остаточное тепловыделение, которое надо снимать, есть ОЯТ — отработанное ядерное топливо, содержащее продукты деления, это радиоактивные отходы, есть плутоний, который надо хранить миллионы лет, если у вас нет реактора, или сжигать как самое привлекательное топливо в реакторе на быстрых нейтронах. Ядерная технология — единственно реальная возможность избавиться в будущем от долгоживущего радиоактивного наследства ее развития, в том числе наследства оборонного.

Если мы остаемся в развитии ядерной энергетики на реакторах существующего поколения, то у нас запасов урана-235 меньше, чем нефти, в 2–3 раза. Если мы строим реакторы на быстрых нейтронах, то это неограниченный источник энергии. Но кроме быстрого реактора нужно еще замкнуть топливный цикл, топливо, выгружаемое из реактора, надо перерабатывать и повторно использовать. Такие технологии применяются во Франции. (Сейчас, после вывода из эксплуатации своих первых реакторов на быстрых нейтронах PHENIX и SUPER-PHENIX, они продолжают использовать плутоний только в виде уран-плутониевого топлива в реакторах на тепловых нейтронах. Это малоэффективно.)

3

Соединенные Штаты были пионерами в этой области, уже в 1946 году у них работал первый быстрый реактор, в 1951 году они получили первое «ядерное» электричество на быстром реакторе EBR-1 и продемонстрировали возможность накопить плутония больше, чем сжечь.

На реакторе EBR-2 в 1968 году они продемонстрировали замкнутый ядерный топливный цикл. Но потом администрация США решила, что БР — это слишком опасный источник плутония «оружейного» качества для распространения, и программа БР в США была закрыта. Сейчас, через 30 лет, когда мы столкнулись с проблемой ресурсов в ядерной энергетике, международное сообщество организовало международный проект GIF (Generation IV International Forum) для выработки типов реакторов, которые спасут ядерную энергетику, вернутся к ее истокам и воплотят идеи пионеров. Международным сообществом были отобраны шесть лучших типов реакторов, четыре из них — реакторы на быстрых нейтронах, в том числе тот, который работает у нас, типа БН.

4

Атомная энергетика сегодняФизик-ядерщик Виктор Мурогов о ядерных отходах, реакторах на быстрых нейтронах и аварии на АЭС Фукусима-1

Сегодня Соединенные Штаты понимают, что без быстрых реакторов нет будущего у ядерной энергетики, но эта страна утратила научную школу БР. В России это направление исследований сохранилось, и строительство реактора БН-800 — это лучший способ сохранить школу БР. Китай покупает реакторы у нас, Индия самостоятельно развивается, Франция, после того как они остановили свой реактор SUPER-PHENIX под давлением «зеленого» правительства, закрыли разработки, а сейчас пытаются возобновить. Появляются альтернативные направления. Но, так или иначе, остается проблема: быстрый реактор — лучший наработчик оружейного плутония. Замкнутый топливный цикл предусматривает переработку отработанного топлива, чтобы извлечь и то, что является наиболее полезным (плутоний и другие актиноиды), и то, что является наиболее вредным (продукты деления), то есть при существующей сейчас технологии переработки это может создать риск распространения. С увеличением масштабов энергетики увеличивается оборот топливного цикла, перевозки, персонал, распространение знаний. Все ли страны имеют право развивать у себя такую ядерную промышленность, развивать такую технологию?

5

Во время последних событий в Японии — аварии на АЭС Фукусима-1 — произошла тяжелая авария на четырех реакторах и на трех хранилищах — семь тяжелых аварий одновременно. А мы считали, что после Чернобыля наша ядерная энергетика станет практически безопасна. Более безопасны новые реакторы, которые разрабатываются, но из 440 реакторов, которые работают, 60% построены до Чернобыля. Они усовершенствованы, они улучшены, но это реакторы старого типа.

Например, реакторы типа РБМК не защищены от последствий аварии, на любом реакторе возможна авария, и заявления о сверхбезопасных реакторах — это блеф. Безопасным является тот реактор, на котором, если произойдет авария, отрицательных последствий для населения не будет, и такие реакторы сейчас разрабатываются. Для Китая и Индии, где есть только уголь, нет нефти и газа, ядерная энергетика — единственный способ спасения. И Китай делает прорыв: до сих пор в Китае строили только проверенные реакторы, например ВВЭР-1000, теперь они строят реакторы, которые нигде еще не работают, инновационные (АР-1000 Вестингауз и EPR, французской «Аревы» — это новые реакторы, III+ поколения, подготовка к IV поколению).

К шести реакторам будущего (GIF-4) кроме быстрых реакторов относятся и сверхвысокотемпературные реакторы, которые позволят нарабатывать искусственное топливо. И водо-водяные реакторы с «закритическими» параметрами (то есть с КПД на уровне современной энергетики на органическом топливе — до 45%).

В сочетании с быстрыми реакторами такая многокомпонентная ядерная энергетика может стать основой нашей энергетической безопасности. Вопрос о том, как реализовать БР и замкнутый ЯТЦ, сохранив режим нераспространения.

6

Решение этой проблемы ищется на различных путях, для этого в том числе в 1957 году было создано МАГАТЭ (Международное агентство по атомной энергии). Инспекторы МАГАТЭ сейчас с введением Дополнительного протокола (после 1993 года) могут поехать и проверить, что происходит в той или иной стране, взять пробы. Это введение более строгого режима контроля. Развивается институционный режим, новые организационные меры.

Необходимо технологически и технически разрабатывать методы, не допускающие «утечку чувствительных» материалов (если не будет чистого плутония, а будет плутоний в смеси с изотопами актиноидами, его нельзя использовать для бомбы). Если избавиться от обогащения — а быстрый реактор не требует обогащения, — тогда человечество сможет выступить с идеей безопасности с точки зрения распространения ядерной энергетики. На Саммите Тысячелетия ООН в 2000 году наша страна выступила с инициативой: ядерная энергетика без обогащения, без свободного плутония как основа стабильного энергетического развития мира.

Пример решения проблемы есть и в нашей истории: Советский Союз организовал региональный ядерный топливный цикл — разрабатывал реакторы, производил топливо, перерабатывал его. Страны Восточной Европы получали атомные станции, но топливным циклом не занимались, все опасные отходы и все плутониевое топливо возвращалось в СССР. Страны получили новый эффективный источник энергии, но все «чувствительные» материалы, технологии и знания оставались в пределах и под контролем «ядерной» державы — СССР.

7

Таким образом, создание международного режима требует создания региональных (международных) центров ядерного топливного цикла. Например, международные Центры ядерного обогащения, как и Центры переработки ОЯТ и Центры БР, должны быть созданы и работать под международным контролем. В одиночку ни одна страна, даже из «великих» держав, не сумела до сих пор создать коммерческую АЭС с быстрым реактором — бридером, работающим в замкнутом ЯТЦ.

Но необходимо пройти этот длинный и трудный путь развития международного сотрудничества в области мирного использования ядерных технологий — слишком большое значение имеет ядерная технология для экономики и безопасности стран, ее освоивших.

Первые шаги уже делаются — эта идея развивается в МАГАТЭ в рамках нового международного проекта ИНПРО, созданного по инициативе нашей страны. Начата реализация идеи создания Международного центра ядерного обогащения на базе Ангарского комбината.

доктор технических наук, профессор НИЯУ (МИФИ-ИАТЭ), главный научный сотрудник НИЦ КИ, член Международной ядерной академии, директор Международного центра ядерного образования МИФИ, директор Российской ассоциации ядерной науки и образования
Узнал сам? Поделись с друзьями!
  • Alex

    Поправьте, пожалуйста
    Энрико ФермИ
    МаГатэ.

  • anna_kozyrevskaya

    спасибо, исправили!

  • Maxim Voronov

    Еще пара помарочек: у реакторов есть остаточное теплоВЫДЕЛЕНЕИЕ, а не теплоотвод. И ОЯТ — это отработавшее топливо, а не отработанное. Просто статья дюже хорошая, а помарки в глаз бросаются.

  • anna_kozyrevskaya

    это терминология, которую используют эксперт, мы не можем ее править

  • виктор родин

    India can not do
    without coal, and by 2020 it will increase the burning of coal doubled. And it
    is necessary not only to understand but also to take into account.

    Solution
    compensation of greenhouse gas emissions in India is solved simply the most
    elementary India.

    Quote: «One
    hectare of forest absorbs annually up to 6.5 tons of carbon dioxide and emits
    about 5 tons of oxygen.» 1,000 hectares will be removed from the
    atmosphere by six and a half thousand tons of carbon dioxide into the
    atmosphere and will add 5000 tons of oxygen. One million hectares of forest
    will remove six and a half million of greenhouse gases, and will add 5 million
    of oxygen, and so on, and so every year. Nature Works.

    And yet. India
    produces fresh water, planted in the Thar. Desert the estimated number of tree
    seedlings. Trees grow every year, increasing the number of branches and leaves
    absorb more and more carbon dioxide and produce oxygen.

    Hence, planting
    tree seedlings in the Thar Desert — is a permanent facility for the destruction
    of carbon dioxide and producing oxygen. The costs are minimal.

    And this is not
    a natural technique which I propose to address warming. They
    have a few.

    The same in
    China. But here, mastered the Gobi desert.

    Sincerely, a
    developer of environmental programs, Victor Rodin. 30100, Ukraine, Khmelnitsky
    region., Neteshin. (Khmelnitsky NPP). Tel. Kiev Star: 961336344. Internet
    Addresses rodin.vik@yandex.ua; dorosydos@gmail.com; Skype — kuzmitch36.

    — —

    Индия не может обойтись без угля, и к 2020 году она
    увеличит сжигание угля вдвое. И это нужно не только понимать, но и учитывать.

    Решение компенсаций выбросов Индии парниковых газов
    решается элементарно просто самой Индией.

    Цитата: «Один гектар леса поглощает ежегодно до 6,5
    тонн углекислого газа и выделяет порядка 5 тонн кислорода». 1000 га
    уберут из атмосферы шесть с половиной тысяч тонн углекислоты, и добавят в
    атмосферу 5 тысяч тонн кислорода. Миллион га леса уберёт шесть с половиной
    миллионов парниковых газов, и добавит 5 млн кислорода, и так далее, и так каждый
    год. Работает Природа.

    И всё. Индия производит пресную воду, высаживает в
    пустыне Тар расчётное количество саженцев деревьев. Деревья с каждым годом растут,
    увеличивают количество веток и листьев, поглощают всё больше углекислоты, и
    производят кислород.

    Отсюда, высадка саженцев деревьев в пустыне Тар, —
    это постоянно действующее предприятием по уничтожению углекислого газа и
    производству кислорода. Затраты минимальные.

    И это не одна природная технология, которые я
    предлагаю для устранения потепления. Их есть несколько.

    То же по Китаю. Но здесь осваивается пустыня Гоби.

    С уважением, разработчик
    экологических программ, Виктор Родин. 30100, Украина, Хмельницкая обл., г.
    Нетешин. (Хмельницкая АЭС). Тел. Киев Стар: 961336344. Адреса в Интернете rodin.vik@yandex.ua; dorosydos@gmail.com; Скайп – kuzmitch36.

    Опубликовано материалов
    03586
    Готовятся к публикации
    +28
    Самое читаемое за неделю
  • 1
    ПостНаука
    11 588
  • 2
    Гасан Гусейнов
    5 775
  • 3
    Марк Юсим
    2 968
  • 4
    Алексей Лебедев
    2 370
  • 5
    Алексей Муравьёв
    2 285
  • 6
    Михаил Соколов
    2 266
  • 7
    Андрей Цатурян
    2 078
  • Новое

  • NEW
    755
  • NEW
    92
  • 1 951
  • 1 212
  • 1 305
  • 2 266
  • 11 588
  • 2 078
  • 2 046