Россия – лидер высоких технологий в энергетике

Значение высоких технологий для современной экономики трудно переоценить, поскольку только они могут обеспечить ее инновационный характер. Сегодня у России есть исторический шанс закрепить за собой мировое лидерство в ядерной энергетике 4-го поколения. На это направлена реализация  суперпроекта «Прорыв».

Проект «Прорыв»

Цель – мировое технологическое лидерство и долгосрочные позиции на рынке.
Общий объем финансирования – 128294 млн. рублей (в ценах соответствующих лет).
Сроки завершения 1-го этапа 2020 — 2025 год.

Значение высоких технологий для современной экономики трудно переоценить, поскольку только они могут обеспечить ее инновационный характер. Традиционно к ним относят передовые разработки в информационно-коммуникационной области, разработке новейших материалов, генной инженерии и, конечно, энергетике. Новые технологии в энергетике имеют особенное значение, поскольку в конечном итоге развитие любого производства базируется на ее возможностях. Более того, понимание ограниченности энергоресурсов ставит любой прорыв в этой области в исключительное положение.

Надо сказать, что по части прорывов энергетика остается в весьма незавидном положении, в сравнении с другими отраслями. Если не брать во внимание атомные станции, то ничего принципиально нового у нас нет, и человечество недалеко ушло от конца 19 века – то же примитивное сжигание органического топлива, использование для генерации энергии пара, воды и ветра. Солнечная энергетика топчется на месте, МГД-генераторы остались на стендах, а в ветровых, приливных и пр. станциях нет ничего принципиально нового. Атомная энергия – это единственный по-настоящему новый источник энергии, но и здесь человечество застряло на уровне прошлого столетия. Хотя возможности для прорыва здесь обозначились, причем сделать его может Россия!

Основа Российского лидерства в мировой энергетике

Для того чтобы в полной мере оценить уникальное положение России, а также лучше представить возможности предстоящего прорыва необходимо коротко описать имеющиеся технологии мировой атомной энергетики и существующие в ней проблемы. Поэтому начнем с того, что имеем сегодня.

Классическая атомная энергетика: реактор на медленных нейтронах и открытый топливный цикл

С технологической точки зрения сегодняшняя атомная энергетика основана на применении ядерных реакторов на медленных «тепловых» нейтронах с использованием открытого топливного цикла. Непосредственно для получения энергии можно использовать Уран-235 и Плутоний-239, и очень важно понимать, откуда что берется. Уран-235 получают из урановой руды, причем мало того, что сами по себе руды бедные, так еще и содержание изотопа Уран-235 в добытом уране менее 1% (в основном – это уран-238). Соответственно, помимо обычного, но недешевого обогащения требуется еще и сверхдорогое обогащение по изотопу, иначе не получить концентрата с приемлемым уровнем урана-235 (3-5%). В итоге топливо для реактора на медленных нейтронах состоит на 95% из Урана 238, а на долю «полезного» Урана-235 приходится всего лишь 5%. Плутоний-239 из руды добыть невозможно, он образуется только в результате ядерных реакций, поэтому самое интересное начинается дальше!

В «медленном» реакторе Уран-235 расщепляется, выделяя энергию. Уран-238, из которого и состоят в основном топливные стержни в таком реакторе не расщепляется. Лишь небольшая его часть, поглощая нейтроны, переходит в Плутоний-239. В итоге, в отработанном топливе содержится 94% «бесполезного» Урана 238, нарабатывается 1% Плутония-239, а остаток приходится на другие продукты деления. Плутоний-239 нужен, его можно выделить и добавлять в топливо для медленных реакторов вместо Урана-235, освоив новую топливную технологию. К сожалению Уран-238 остается ненужным и дорогим в хранении «балластом». Вдобавок ко всему еще остаются тысячи тонн обедненного гексафторида урана (ОГФУ), образующегося в процессе обогащения.

При использовании открытого цикла проблемы постепенно накапливаются – растет количество отходов, непрерывно требуются дополнительные специальные и очень дорогие склады отработанного ядерного топлива (ОЯТ).

Реакторы на быстрых нейтронах и замкнутый топливный цикл

Избавиться от проблем, удешевить процесс и многократно расширить сырьевую базу позволяют реакторы на быстрых нейтронах, об этом информирует Ziv. Суть идеи заключается в том, что загрузив в такой реактор стержни из Урана-238 с небольшим количеством Плутония-239 для «затравки», мы получаем ядерную реакцию с выделением тепла, в процессе которой Уран-238 преобразуется в Плутоний-239. На выходе будет не только энергия, но и стержни, в которых Плутония-239 стало больше, чем до загрузки (а Урана-238 меньше). Остается выделить плутоний, изготовить из него топливо для медленных реакторов, и цикл можно повторять до тех пор, пока на планете не выработается весь Уран-238. Напомним, что его в 100 раз больше, чем применяемого сегодня Урана-235.

Закрытый цикл дает следующие преимущества:

• В производство идет Уран-238 и плутоний со складов ОЯТ;
• Используются огромные запасы обедненного гексафторида урана (ОГФУ);
• Из урановой руды достаточно получить Уран-238, которого в 100 раз больше, чем Урана-235;
• Количество радиоактивных отходов снижается в десятки раз, многократно упрощаются задачи обработки и хранения;

За шестьдесят лет работы атомной отрасли накоплено огромное количество ОЯТ и ОГФУ их хранение требует значительных средств, тогда как замкнутый цикл позволит использовать их для получения электроэнергии. Даже грубые подсчеты говорят о том, что при нынешних масштабах выработки Урана-238 в ОЯТ и ОГФУ хватит на несколько сотен лет генерации.

Проект «Прорыв», почему именно Россия

Прежде всего, необходимо учесть, что стран, располагающих атомными технологиями вообще немного, а с развитой и масштабной радиохимической отраслью их буквально единицы. Во всем мире ядерное топливо производят: российская корпорация «ТВЭЛ», американо-британская группа BNFL, франко-германская группа AREVA и японо-американская корпорация GNF, причем, российской компании принадлежит около 20% зарубежного рынка. К этому следует добавить, что только в России создан и уже несколько десятилетий надежно работает промышленный энергоблок с реактором на быстрых нейтронах (БН-600, 3-й энергоблок Белоярской АЭС), нужно ли говорить, сколь бесценен и уникален опыт его эксплуатации!

С международно-правовой позиции у России также нет никаких ограничений, страна входит в «ядерный клуб» и может позволить себе любые эксперименты с обогащением урана и применением плутония. У очень многих такой возможности нет, об этом необходимо помнить и использовать свое преимущество. Одним словом, только у России есть необходимый опыт, соответствующая научная и инженерная база, радиохимическая отрасль нужных масштабов, готовые запасы Урана-238 и Плутония-239.

Существует и еще одно преимущество – Россия не останавливала разработки в области реакторов на быстрых нейтронах, тогда как в США, Великобритании и Франции они были прекращены в 80-90 гг по разным причинам. Естественно, что в таких условия РФ продвинулась дальше всех в этом направлении. В ходе реализации Федеральной Программы «Ядерные энерготехнологии нового поколения на период 2010-2015 годов и на перспективу до 2020 года» сделано очень много. Уже отработаны технологии получения уран-плутониевого топлива и в Томской области начато строительство завода по его производству. Разработан реактор «Брест 300» для опытного энергокомплекса на Сибирском химкомбинате. Под него также уже развернуто строительство, ввод в действие запланирован на 2020 год. Также дорабатывается проект «БН1200» для Белоярской АЭС, строительство планируется завершить к 2025 году.

Сегодня ситуация такова, что страна может первой в мире запустить атомную энергетику с замкнутым топливным циклом. Россия может кардинально изменить ситуацию с производством электроэнергии у себя и поставить на мировой рынок высокотехнологичный продукт, не имеющий аналогов – атомную энергетику 4-го поколения с внутренне присущей безопасностью. Это не фантастика – это исторический шанс и все совершенно реально. Нужно только не свернуть с пути!

Нам обязательно будут мешать

Препятствовать будут те, кто отстал в этом направлении. Появление на рынке российской технологии мгновенно сделает их продукцию никому не нужным вчерашним днем, поэтому сопротивление, естественно, будет и будет очень сильным. Механика препятствий в таких случаях традиционна – противодействие партнерским соглашениям Росатома и стимуляция «зеленого протеста». Можно по-разному расценивать события на Востоке Украины, но факт остается фактом – в Донецкой и Луганской областях находится ряд ключевых производств Росатома. Например, модернизированный по последнему слову техники и на российские деньги завод спецсталей в Краматорске. Проамериканское правительство в Киеве сделало все, чтобы уничтожить промышленный потенциал этих регионов. Совпадение или нет, каждый сделает выводы сам.

Что касается «зеленого протеста», то он уже неожиданно начал набирать силу, причем именно против новой энергетики. В интернет хлынула истеричная волна, возмущенных планами «корпорации Ада», об их компетентности свидетельствует главный аргумент – «новые объекты могут быть взорваны атомной бомбой террористов». Здесь всякие комментарии уже излишни. Остается надеяться, что это просто примитивная работа «общественников», пытающихся заплыть на этой волне в парламенты областей и Госдуму.

Вообще, странно, что озабоченные безопасностью всего мира зеленые борцы с «быстрыми реакторами» вмиг забыли о своих излюбленных темах – парниковом эффекте, глобальном потеплении и опасности выбросов СО₂, т.е. – обо всем, от чего избавляет АЭС. В погоне за популярностью они забывают и о том, что на угольных шахтах страны каждый год гибнет около сотни шахтеров (1000 человек только с 1998 по 2007 гг) и не меньше получает увечья. Об изымаемых из оборота землях, ущербе от открытых карьеров, золоотвалов и пр. можно уже не говорить.

Разумеется, в принятии важных решений в области атомной энергетики обязательно должна проводится не только госэкспертиза, но общественные обсуждения, что, впрочем, неукоснительно выполняется. При этом решающее значение должно иметь мнение авторитетных специалистов, экспертов. Нам всем остается надеяться на то, что компетентность и прогресс одолеют невежество, и Россия воспользуется уникальным историческим шансом.

На службе фактов, финансовый аналитик, Александр Геннадьевич Крюков.