заслуженный деятель науки РФ,
профессор, д.т.н.
Ядерная безопасность – непременное условие развития атомной энергетики. Такой взгляд позволяет иначе взглянуть на многие проблемы и предложить альтернативные подходы к оценке различных стратегий в атомной сфере. Очевидно, что планы развития атомной энергетики должна быть частью более общей стратегии развития российской энергетики. В ней должны быть предусмотрены такие основные показатели, как тип, единичная мощность, количество, места расположения существующих и планируемых к сооружению энергоблоков. А когда эти основные показатели выбраны, намечаются контуры обеспечивающей инфраструктуры: подъездные пути, электрические сети, городские коммуникации и т.п.
При выборе типов энергоблоков определяющую роль играют грядущие потребности и сегодняшние возможности промышленности, особенно её способность изготовления нестандартного крупногабаритного оборудования: турбин, генераторов, корпусов котлов, реакторов, парогенераторов и т.д. В 1960-е годы именно наличие промышленности для сооружения канальных реакторов и ограниченные возможности по изготовлению корпусов реакторов стали стимулом развития РБМК.
Различные варианты стратегии сопоставляются по своим показателям, в состав которых входит конечная стоимость решений. Само наличие стратегии, безусловно, уже имеет определённое значение. Подмечено, что при формировании градостроительных планов стоимость земли на выбранных направлениях развития немедленно возрастает. Так экономика реагирует на расширение рынков.
В настоящее время существуют разные классификации видов энергетики. Наиболее распространена та, которая основана на типе топлива: тепловая, использующая углеродосодержащее топливо (газ, уголь, нефть, торф), атомная, где используется ядерное топливо, и так называемая альтернативная, использующая возобновляемые источники энергии (ГЭС, солнечные, ветряные, приливные и т.п.). У каждой из них имеются свои достоинства и недостатки, не все из которых можно оценить количественными показателями. И не все из этих показателей легко привести к стоимостным. Вместе с тем, при оценке разных типов энергоблоков необходимо отслеживать всю цепочку переделов сырья до конечного продукта – электроэнергии. Соответственно и вредные воздействия от эксплуатации должны учитывать цепочки угроз, возникающих при всех этих переделах. Иногда это называется расчётом внешних издержек или экстернальностей.
Так, например, при эксплуатации ТЭС следует учитывать не только реальные воздействия от выбросов окислов углерода, серы, азота, аэрозолей золы и т.п. Надо помнить, что при добыче, транспортировании, подготовке углеродосодержащего топлива также существуют выбросы, сбросы, отходы, воздействующие на человека и окружающую среду. А затраты на вывод из эксплуатации ТЭС надо складывать со стоимостью работ по рекультивации объектов добычи топлива: шахт, карьеров, терриконов, нефтяных и газовых месторождений и т.п. При оценке солнечных электростанций зачастую забывают, что изготовление зеркал, панелей, преобразователей наносит свой вред окружающей среде. При анализах экономики ГЭС не часто рассматриваются проблемы вывода из эксплуатации гигантских водохранилищ, демонтажа плотин и т.д.
Действующие в настоящее время государственные программы направлены на развитие атомной энергетики на базе конверсионных реакторов. Но экономические расчёты, положенные в обоснования этих программ оставляют за скобками очевидный факт, что ликвидация последствий одной Чернобыльской аварии уже стоила больше, чем выручка от продажи электроэнергии от всех советских АЭС. Ликвидация последствий аварий на АЭС Фукусима ещё не закончена, но затраты на неё уже превысили 150 млрд. долларов. О какой экономике можно говорить в таких условиях? После ядерной аварии считают сначала зиверты, а лишь потом рубли (зиверт – единица годовой эффективной дозы).
Тем не менее, современные стратегии развития атомной энергетики основываются на экономических расчётах стоимости установленной мощности, на сравнении атомной и тепловой энергетики по стоимости кВт.часа, фунта урана, барреля нефти, по величинам кпд, киум и т.п. Казалось бы, резкие скачки цен на нефть и газ, происходившие за последние десятилетия, должны были бы вызывать скептицизм в отношении любых экономических прогнозов. Разумеется, для уже построенных объектов разного типа можно сопоставить экономические показатели между собой. А вот экстраполяция таких показателей для будущих объектов напрямую зависит от периода времени, для которого проводится сопоставление, от соотношения цен на органическое и ядерное топливо, стоимости труда, металлов и т.д. И результаты расчётов существенно зависят от допущений, положенных в основу экстраполяции.
Какие же научно установленные факты следует принимать во внимание при оценке стратегии развития атомной энергетики?
1. Концентрация энергии в ядерном топливе может быть в миллионы раз выше, чем в органическом.
2. Ликвидация последствий тяжёлой аварии на эксплуатируемых АЭС многократно превышает выручку от продажи выработанной ими электроэнергии.
3. Технологии использования тепла на базе органического топлива развивались тысячелетиями, а ядерного – несколько десятилетий.
4. На действующих ныне АЭС методы защиты от тяжёлых аварий только количественно, а не технологически, отличаются от принятых на тепловых станциях.
5. Физические идеи, положенные в основу перспективных источников электроэнергии таких, как термоядерные реакторы, МГД-генераторы, использование газогидратов и т.п. пока далеки от реализации в приемлемых промышленных технологиях.
6. Разведанные запасы ядерного топлива, добываемого по существующим технологиям, с учётом вовлечения всего урана и тория в топливный цикл в десятки раз выше, чем органического.
7. На сегодняшнем уровне знаний и технологий так называемые возобновляемые источники электроэнергии вряд ли способны вырабатывать более 10% от мирового производства энергии, получаемой с применением ископаемого топлива.
Все эти тезисы хорошо известны специалистам, являются предметом оживлённых дискуссий, разносторонне обсуждались, причём последние три влияют не на сущность последующих выводов, а касаются лишь их реализации. Именно первые два из приведённых выше тезисов свидетельствуют, что человечество столкнулось с принципиально новой технологией производства энергии, сопоставлять которую с иными технологиями следует не по экономическим показателям, а, в первую очередь, по их безопасности.
Произошедший невиданный прежде скачок в теплотворной способности топлива обусловливает необходимость в смене парадигмы в оценке энергетических технологий. Третий тезис вселяет уверенность, что такая смена возможна, но для её создания ещё нужно время. Должны смениться поколения для осознания того, что ядерная энергетика нуждается не только в совершенствовании барьеров и мер защиты от аварий, а и в поисках таких конструкций, в которых ядерные аварии были бы предотвращены за счёт собственных свойств внутренней самозащищённости реакторов.
Время, на которое рассчитывается стратегия развития, представляется ключевым фактором для сопоставления её различных вариантов. Каждый процесс характеризуется своими постоянными времени, временами релаксации, периодами распада. Для человека и подавляющего большинства антропогенных технологий таким временем является срок жизни, период смены поколений, которые оцениваются десятками лет. И, естественно, сопоставление таких технологий производится экстраполяцией экономических показателей на эти сроки.
Ядерная же энергетика – это технологически реализованное производство электроэнергии, возможное тысячелетиями, и к ней должны применяться другие временные масштабы. Именно технологическая реализация отличает её от таких вполне возможных в будущем, но на сегодня экзотических технологий, как термоядерные установки, использование газогидратов и т.п.
Часто можно слышать, что энергетика производит кВт.час, а не безопасность, что безопасная, но дорогая энергетика столь же не нужна, как дешёвая, но опасная. Разумеется, всё это правильно. Но ограниченность запасов ископаемого топлива переводит дискуссию в столь отдалённое будущее, о котором у нас могут быть не научно установленные представления, а только фантазии. Поэтому сопоставление технологий по нынешним экономическим показателям непродуктивно и нецелесообразно. К сожалению, нам зачастую только кажется, что мы знаем истинную картину мира. На самом деле у всех нас всегда есть лишь сегодняшнее приближение в её понимании.
Анализы произошедших ядерных аварий привели к развитию и углублению представлений о безопасности, которые обусловили эволюцию и ужесточение требований к её обеспечению. В докладах западноевропейской ассоциации регулирующих органов WENRA, так же как в статьях некоторых наших специалистов, формируются требования к будущим реакторам по исключению радиационных последствий любых аварий за пределами площадки АЭС или даже за границами реакторного здания энергоблока. То есть при гипотетических авариях сверхнормативное радиационное воздействие должно быть локализовано внутри барьеров глубоко эшелонированной защиты АЭС. Возможность выполнения такого требования является предметом отдельного рассмотрения для проектируемых ныне конверсионных реакторов.
Наряду с этим, в конце прошлого века возникло понимание, что перспективы атомной энергетики связаны не с дальнейшим развитием конверсионных реакторов, а с системным переходом к разработке новых энергетических ядерных реакторов, предназначенных сугубо для мирного использования. То есть, сделан следующий шаг в понимании проблем безопасности: попытка разработать такие конструкции, в которых ядерные аварии были бы исключены за счёт собственных свойств реакторов. Разумеется, пока предложенные конструкции несут следы предыдущего развития, но лиха беда — начало.
Чтобы ядерная энергетика имела достойное её возможностей будущее, она должна стать практически безопасной. Задача практического исключения ядерной аварии, по сути, состоит в разработке таких объектов, срок службы всей совокупности которых много меньше времени вероятного наступления аварии. Но для этого нужны принципиально иные, чем эксплуатируемые ныне реакторные установки. Когда будет решена задача практического исключения ядерных аварий, их экономические показатели отойдут на второй план. И эти реакторы будут названы энергетическими с большими основаниями, чем нынешние ВВЭР.
Развитию такой работы должна предшествовать подготовка, обобщение имеющегося опыта реакторостроения. Все существующие наработки, варианты конструкций твэлов, активных зон, реакторов, видов теплоносителей, замедлителей и т.п. необходимо проинвентаризовать с позиции ядерной безопасности, внутренней самозащищённости, способности предотвращать ядерные аварии. Это надо сделать для того, чтобы разработкой новых типов реакторов занимались не только немолодые специалисты на излёте творческой активности, но и дерзкая, заточенная на будущее молодёжь, которую следует привлечь в нашу отрасль.
Этой цели служат, в частности, общественные информационные центры Росатома, весьма своевременно появляющиеся в ряде ключевых городов, и музеи АЭС, создание которых поддерживает «Росэнергоатом». Только эти музеи надо перенести из городков при АЭС в соответствующие областные центры — Курск, Ростов, Воронеж и т.п., где их эффективность возрастёт пропорционально отношению численности таких городов. Все эти действия следует скоординировать с деятельностью Ядерного общества России, особенно его молодёжного отделения и школьной комиссии. Только если такое привлечение молодёжи состоится, можно рассчитывать на успех в развитии, и тогда ядерная энергетика займёт то место в экономике, на которое иные энергетические технологии не могут претендовать.
Действующая энергетика на конверсионных реакторах не имеет долговременного будущего. Ее роль – родить новые, практически безопасные типы реакторов и отмереть. Все творческие силы отечественной атомной энергетики должны быть брошены на поиск и реализацию новых конструкций безопасных реакторов, которые только и смогут обеспечить в длительной перспективе потребности человечества в электроэнергии.
«Росэнергоатом», Росатом
