Мобильная версия энциклопедии:

Глава 11 ВЗГЛЯД В БУДУЩЕЕ

Введение, или «о тех, кто выжил в девяностые»

Любое важное дело с чего-нибудь да начинается. Это относится и к атомной отрасли: строго засекреченные лаборатории и производства, в которых создавалось отечественное ядерное оружие, в итоге стали частью Минсредмаша – мощного кластера советской экономики, объединившего под своей крышей и «военный», и «мирный» атом. Чернобыльская авария 1986 года, «лихие девяностые», усилия антиядерно настроенных политиков и экологических организаций, – одно время казалось, что вся совокупность этих факторов сильно придавит отрасль, а то и вовсе похоронит отечественную ядерную энергетику.

К счастью, не сложилось: несмотря ни на что, атомный энергопромышленный комплекс сумел выжить. А это кое о чем говорит, – в первую очередь, свидетельствует о той важной роли, которую атомный сектор играет для нашей страны. В новом веке Минсредмаш сменил название и стиль управления, превратившись в Госкорпорацию «Росатом», статус которой в современном мире весьма высок. И сегодня отечественная ядерно-энергетическая сфера прочно стоит на ногах.

Но известно, что мало занять надежные позиции: их требуется еще и удерживать. Это непростая задача, особенно с учетом того, что со всех сторон нашу атомную отрасль «подпирают» конкуренты. Значит, нельзя останавливаться на достигнутом, – нужно идти вперед, развиваться, и процесс развития должен быть последовательным и непрерывным. Именно об этом и хотелось бы поговорить в предпоследней главе: о развитии, о перспективах Росатома и о месте, которое он сможет занять в будущем.

Пожалуй, рассуждения о планах, в особенности долгосрочных, несут в себе определенный элемент выдумки. И ведь действительно, никто не способен точно предсказать даже события ближайшего года, – чего уж говорить о грядущих десятилетиях. В этой связи вспоминается старинная шутка: «О том, какая погода будет завтра, я с уверенностью скажу… послезавтра». Однако, давая прогноз «ядерной погоды», не хотелось бы впадать в полную безответственность. Тут уж лучше сдержать воображение и постараться увязать фантазии с конкретными фактами. Поэтому лучше начать не с отдаленных перспектив, а с того, чему мы должны стать свидетелями уже в ближайшее время.

Стройка века

Основная роль атомщиков в современном мире – обеспечение общества  энергией, прежде всего, электрической. Поэтому перспективы отрасли неразрывно связаны с наращиванием доли электричества, производимого на АЭС, а, следовательно, со строительством новых ядерных энергоблоков.

В одной только России объемы работ весьма впечатляют: сейчас в нашей стране сооружается четыре энергоблока. К тому же, последние годы отмечены рядом значительных событий.  Например, в 2014 году запущен третий блок Ростовской АЭС (и в настоящее время на той же площадке строят его «брата-близнеца»). Кстати, четвертый ростовский блок будет последним, куда поставят водо-водяной «тысячник» – реактор типа ВВЭР-1000.

А в 2015 году на Белоярской АЭС запустили блок с «быстрым» БН-800 (но об этом – чуть позже).

В 2016 году заработал реактор ВВЭР-1200 на шестом блоке Нововоронежской АЭС, построенном по проекту «АЭС-2006». Это означает, что Россия первой к мире приступила к обкатке наиболее современной установки, относящейся к поколению «3+». В ближайшие годы достроят и запустят еще три аналогичных энергоблока: один – на Нововоронежской, два – на Ленинградской АЭС.

Станция с двумя энергоблоками «АЭС-2006»

Стройплощадка шестого энергоблока Нововоронежской АЭС

Тот же шестой блок Нововоронежской АЭС, но уже достроенный,  – первый представитель проекта «АЭС-2006» с реактором типа ВВЭР-1200 и, кроме того, первый отечественный ядерный энергоблок, созданный «с нуля» уже после Чернобыльской аварии

Курская АЭС-2, где подготовительные работы стартовали в 2013 году, получит еще более совершенные установки «ВВЭР-ТОИ» с «котлами» ВВЭР-1300.

О «ВВЭР-ТОИ» уже упоминалось в седьмой главе. «ТОИ» в названии расшифровывается как «типовой, оптимизированный и информатизированный». Если суть первых двух определений понять несложно, то термин «информатизированный», пожалуй, требует кое-каких пояснений. «Информатизация» ядерного энергоблока заключается в применении современных вычислительных технологий проектирования и конструирования, в создании единой информационной системы для тех, кто будет строить, эксплуатировать и выводить из эксплуатации подобную установку. Данная система поможет управлять всеми этапами жизненного цикла энергоблока. Это, в свою очередь, должно способствовать сокращению расходов, – а значит, и снижению стоимости «ядерного» электричества.

Энергоблок проекта «ВВЭР-ТОИ» в разрезе

В «ВВЭР-ТОИ» был доработан и сам реактор: обновленный «котел» типа ВВЭР-1300 позволит установке выдавать почти на 100 мегаватт больше электрической мощности по сравнению с «АЭС-2006». Кроме того, в новом проекте были оптимизированы конструкции зданий и сооружений, электротехнические средства, системы управления. Однако основные изменения затронули механизмы, отвечающие за безопасность. Одним из импульсов для их совершенствования стала авария на японской АЭС «Фукусима-1»: хотя это событие не стало таким же сильным ударом по ядерно-энергетической индустрии, как Чернобыль, тем не менее, Фукусима заставила мировое атомное сообщество в очередной раз хорошенько «перетряхнуть» концепции обеспечения защиты ядерных энергоблоков. Росатом в этом отношении не стал исключением, и при проектировании систем безопасности для «ВВЭР-ТОИ» наши инженеры учли эти, как их называют, «постфукусимские» требования.

Энергоблоки проекта «ВВЭР-ТОИ» тоже относятся к последнему поколению ядерных энергоустановок – поколению «3+», воплощающему наиболее современные представления о безопасности.

На ступеньку выше

Чтобы обеспечить устойчивость энергоблоков в чрезвычайных ситуациях, на новых российских ядерных установках предусмотрены дополнительные технические меры. Они направлены, в первую очередь, на надежный отвод тепла от бассейна выдержки отработавшего топлива, а также на предотвращение опасного роста давления под куполом защитной оболочки (контайнмента).

Кроме того, в «ВВЭР-ТОИ» увеличили возможности систем аварийного охлаждения активной зоны. В частности, в проекте появились гидроемкости третьей ступени, тогда как у «АЭС-2006» таких ступеней две. Вдобавок появился дополнительный контур, обеспечивающий охлаждение реактора и отвод тепла во внешнюю среду; есть и другие нововведения. 

Оборудование первого контура установки «ВВЭР-ТОИ» (реактор – в центре)

Если оценивать «ВВЭР-ТОИ» в целом, то данный проект представляет собой эволюционное развитие двухконтурных установок с крупными водо-водяными реакторами на тепловых нейтронах. Немного мощнее предшественников, еще более безопасный, но, по сути, это та же, проверенная десятилетиями «вэ-вэ-эровская» технология.

Один из важнейших показателей ядерного энергоблока – время его службы. И здесь определяющим моментом является «срок годности» незаменяемого оборудования, к которому относится корпус реактора. Ведь если корпус выработал свой ресурс, установка должна прекратить работу из соображений безопасности. Так, реакторы строящихся энергоблоков поколения «3+» рассчитаны на шестьдесят лет. Кажется, что этого более чем достаточно, – однако не так давно наши ученые завершили разработку уникальной стали, которая, как они обещают, позволит увеличить срок эксплуатации до 120 лет! Но новый материал, видимо, будет использоваться уже в реакторах следующего, четвертого поколения. 

 Более отдаленные планы предполагают не только строительство энергоблоков на старых площадках, но и появление новых АЭС. Так, «программой максимум» предусмотрен запуск к 2030 году энергетических реакторов в Мурманской, Костромской, Смоленской, Нижегородской, Свердловской, Челябинской, Томской областях и Республике Татарстан.

 

 

 

Быстрее, еще быстрее

Большие надежды возлагаются на «быструю» ядерную энергетику, основу которой должны составить блоки с реакторами на быстрых нейтронах. В России, на Белоярской АЭС, несколько десятков лет успешно работает крупный энергоблок с реактором БН-600, где в качестве теплоносителя используется жидкий натрий. И эту технологию предполагается развивать дальше: так, установку с более мощным реактором БН-800, тоже натриевым, уже приняли в промышленную эксплуатацию. 

 Энергоблок с БН-800 уже в промышленной эксплуатации

Росатом многие годы сохраняет статус лидера в «быстрой» энергетике. Наверное, следует напомнить, зачем наши атомщики вообще взялись за это дело. Реакторы на быстрых нейтронах не только способны производить энергию, – они являются еще и эффективным средством для превращения «бесполезного» (пока) урана-238 в плутоний-239, который, в свою очередь, сам может быть использован в качестве ядерного топлива. За это свойство быстрые реакторы называют бридерами, то есть «размножителями».

При этом строительство энергоблоков с быстрыми реакторами-размножителями вовсе не знаменует полный отказ от традиционной технологии с тепловыми ВВЭР, ведь уран-плутониевое топливо, получаемое при переработке «начинки» бридеров, может загружаться как в быстрые, так и в привычные тепловые реакторы.

Быстрые реакторы способны нарабатывать «корм» для тепловых: для этого может использоваться уран-238, извлекаемый из обедненного гексафторида урана (ОГФУ)

Натриевое направление в «быстрой» энергетике в значительной степени отработано и будет развиваться дальше. Однако использование натрия в «бэ-энах» вовсе не мешает искать другие пути. В самом деле, натрий не очень-то удобен из-за своей химической агрессивности. И раз уж отечественный вариант «быстрой» технологии предполагает заливку жидкого металла в контуры ядерной установки, то хотелось бы иметь дело с более безопасным агентом. 

Из-под воды – на сушу?

Одно вещество, способное заменить натрий в бридерах, в нашей стране уже было опробовано на практике. Правда, не в ядерной энергетике, а на военном флоте, – на атомных подводных лодках. Имеется в виду сплав свинца и висмута, отличающийся весьма низкой температурой плавления. Легкие атомные субмарины проекта 705/705К («Лира») до сих пор остаются единственным в мире примером серийного использования реакторов с жидкометаллическим теплоносителем на подводных кораблях. О «Лирах» подробнее рассказывалось в восьмой главе (следует напомнить, что из-за ряда технических вопросов, возникших в процессе эксплуатации, этот проект пришлось свернуть).  

Однако здесь как раз тот случай, когда есть смысл попытаться еще раз войти в ту же реку. В конце концов, на «Лирах» наши специалисты получили уникальный опыт эксплуатации ядерных установок со свинцово-висмутовым теплоносителем, оценили их достоинства, прощупали «узкие места». Обнаруженные недостатки лодочных реакторов данного типа вовсе не кажутся непреодолимыми, они вполне поддаются устранению, – была бы заинтересованность и готовность вложиться в необходимые исследования.

Некоторое время назад Росатом занялся оживлением подзабытого советского проекта, но уже на суше. Сейчас ведется разработка ядерной установки со свинцово-висмутовым быстрым реактором типа СВБР-100. Предполагается, что данная технология может хорошо себя проявить в небольших энергоблоках модульного типа. Речь идет об уже упомянутых в пятой главе «мини-АЭС», предназначенных для размещения в тех регионах, куда трудно завозить традиционное топливо и чьи потребности в энергии слишком малы для строительства крупной ядерной установки (например, районы Сибири, Крайнего Севера). Само собой, прежде чем развернуть строительство таких «мини-АЭС», требуется всесторонне отработать все технические проблемы.

СВБР-100 в разрезе

Брест – не только крепость

Но еще больше надежд, чем на СВБР-100, многие возлагают на другой бридер – БРЕСТ, название которого расшифровывается следующим образом: Быстрый РЕактор со Свинцовым Теплоносителем. Как следует из названия, в этом случае в контур решено запустить жидкий свинец в «чистом» виде. Корни этой идеи тоже уходят в советское прошлое: проект начали разрабатывать еще в восьмидесятых годах по итогам специального конкурса, объявленного Государственным комитетом СССР по науке и технике.  

С одной стороны, свинец проигрывает натрию: его температура плавления гораздо выше и составляет 327 градусов Цельсия, тогда как натрий становится жидким уже при 98 градусах. Это означает, что свинец создаст больше сложностей как при заполнении трубопроводов и аппаратов, так и с точки зрения поддержания теплоносителя в жидком состоянии. А ведь если из-за какой-нибудь неисправности температура расплава снизится, то свинец может застыть прямо в системе, – и извлечь его оттуда будет уже непросто.

Однако свинец гораздо «дружелюбнее» натрия, ведь последний, являясь щелочным металлом, имеет весьма скверный нрав. Утечка натрия чревата серьезными проблемами, и чтобы их избежать, на отечественных установках с натриевыми бридерами пришлось внедрить специальные системы пожаротушения.

Расплав свинца с химической точки зрения ведет себя гораздо спокойнее: его контакт с воздухом и водой не приводит к бурному «выяснению отношений». Более того, стальные трубы и аппараты, внутри которых течет данный металл, меньше подвержены коррозии. И еще, при облучении нейтронами в активной зоне в свинце образуется не так много радиоактивных атомов, как в натрии.

Свинцовым быстрым реакторам разработчики прочат большое будущее. Пока же начали с малого, а именно с установки БРЕСТ-ОД-300, которая будет выдавать небольшую по современным меркам мощность – всего 300 мегаватт. Конечно, в данном случае об окупаемости проекта речи не идет, ведь реактор задумывается как опытно-демонстрационный, о чем свидетельствуют буквы «ОД» в названии. Иными словами, он предназначен для «обкатки» инновационных технологий.

Конструкция БРЕСТ-ОД-300 отличается от всего, о чем рассказывалось в пятой главе. Для нового реактора не предусмотрен привычный корпус «котелковой» формы. Активная зона «Бреста» погружается в железобетонный бассейн, заполненный жидким свинцом. Конечно, свинец не будет контактировать с бетоном напрямую: стенки бассейна облицуют слоем стали. В итоге первый контур одновременно напоминает установки с водо-водяными реакторами (ВВЭР) и с натриевыми бридерами (БН).

Так, парогенераторы и циркуляционные насосы первого контура по аналогии с «бэ-энами» тоже будут погружены в слой расплавленного металла. Другими словами, главные аппараты со вспомогательными устройствами и системами безопасности окажутся частью содержимого бассейна.

С другой стороны, бассейн «Бреста» представляет собой не общий «котел», как в случае с БН, а комплекс из нескольких соединенных между собой полостей. Соответственно, активная зона расположена в главной, центральной полости, а парогенераторы и циркуляционные насосы – в четырех периферийных. Получается, что контур хоть и замкнут в едином бассейне, но все же разбит на четыре петли, – а это роднит «БРЕСТ» уже с «вэ-вэ-эрами».

 

Конструкция реактора «БРЕСТ-ОД-300»

Благодаря тому, что свинец не так химически активен, как натрий, в «Брестах» появилась возможность избавиться от промежуточного контура (следует напомнить, что установки с натриевыми бридерами – трехконтурные). Соответственно, установка с БРЕСТ-ОД-300 будет вырабатывать электроэнергию по двухконтурной схеме: ядерное топливо нагревает жидкий свинец (первый контур), свинец направляется в парогенератор, где передает тепло воде второго контура. О дальнейшем пути воды уже неоднократно рассказывалось: вода превращается в пар, пар летит на турбину, вращает ее вал и ротор электрогенератора, выдающего ток. В общем, тут маршрут знакомый, и нет большого смысла обсуждать его в подробностях еще раз.

Одно из существенных отличий БРЕСТ-ОД-300 от работающих «котлов» – вид топлива. Традиционно в мировой ядерной энергетике используется оксидное топливо (диоксид урана или его смесь с диоксидом плутония). Но в «БРЕСТы» будет загружаться совершенно иная «солянка» – нитридное топливо, то есть твердые соединения урана и плутония с азотом. Теоретически нитридное топливо лучше: из-за высокой теплопроводности оно работает при меньшей температуре, не трескается и не распухает. Предполагается, что новый материал в большей степени приспособлен и к воздействию нейтронного потока. Впрочем, практический опыт всегда вносит правки в теорию, и идею с нитридами еще предстоит как следует проверить. 

Безопасность – это естественно?

К важным моментам, касающимся «Бреста», относятся и решения по части обеспечения безопасности: считается, что свинцовые быстрые реакторы должны стать самыми безопасными отечественными «котлами». Применительно к ним даже появился новый термин – «естественная безопасность». Впрочем, подобное определение не совсем точно отражает подход к проблеме: безопасность сама по себе не может быть «естественной» или «искусственной». Речь идет о применении материалов с определенными свойствами, а также о новых конструкторских идеях, позволяющих решить проблему безопасности за счет естественных процессов. Грубо говоря, задача состоит в том, чтобы по максимуму использовать законы природы для защиты реактора.

По большому счету, идея «естественной безопасности» не нова. Стоит вспомнить, что в современных тепловых реакторах с водным теплоносителем тоже предусмотрено активное применение принципов пассивности и самозащищенности. Спрашивается, насколько это применимо к «Брестам»? Можно начать с выбора теплоносителя.

Замена натрия на химически инертный свинец сама по себе делает «Бресты» более безопасными по сравнению с натриевыми «бэ-энами»: в новых реакторах фактически исключаются пожары, химические и тепловые взрывы при разгерметизации первого контура. Кроме того, свинцовый теплоноситель имеет высокую температуру кипения и значительную теплоемкость. Следовательно, в случае серьезных проблем с охлаждением активной зоны свинец сможет вобрать в себя большое количество теплоты, что резко снижает риск расплавления ядерного топлива.

И еще: на установках с ВВЭР в первом контуре создается большое давление, поэтому трубопроводы и аппараты должны иметь толстые, особо прочные стенки, – иначе их просто разорвет изнутри. Использование в бридерах жидкого свинца вместо воды дает возможность резко снизить давление теплоносителя, что автоматически повышает безопасность реактора. При этом снижается расход металла, поскольку стенки реактора можно сделать более тонкими. Впрочем, то же самое можно сказать и о натриевых быстрых реакторах.  

То, что сам реактор представляет собой бетонный бассейн, является важным достоинством. Если стальная облицовка первого контура будет повреждена, теплоноситель не польется «на пол», как в случае водяных энергетических реакторов: жидкий свинец попадет в бетон, а там уж благополучно застынет. Иными словами, трещина «самозалечится», и большой утечки не случится.

В 2015 году несколько экспериментальных тепловыделяющих сборок с нитридным топливом были загружены в реактор БН-600. В конце 2016 года Росатом сообщил об успешном выполнении реакторных испытаний и послереакторных исследований нового типа топлива.

В общем, вся совокупность принятых решений по замыслу конструкторов должна вывести безопасность быстрых свинцовых реакторов на качественно новый уровень. Во всяком случае, проектировщики нацелены на создание энергоблока, исключающего серьезные выбросы радиоактивных веществ при любых отказах систем АЭС, ошибках персонала и внешних воздействиях.

Уран-плутониевый «комбикорм»

Конечно, обеспечение безопасности является общим принципом для любых типов ядерных установок вне зависимости от того, что у них течет по «венам» – вода, металл или газ. Но, как говорилось выше, роль реакторов-размножителей значительно шире: бридеры предназначены для особой, уникальной задачи, с которой могут справиться только они, – задачи замыкания ядерного топливного цикла. «Быстрая» ядерная энергетика в лице свинцовых «Брестов» и натриевых «бэ-энов» при должной проработке позволит решить проблему с обеспеченностью ядерным топливом на тысячелетия вперед. Ничего не скажешь, дело сложное, но ведь и «бонусы» ожидаются немалые.

Специально с целью развития «быстрого» направления в 2011 году началась реализация проекта «Прорыв», который в случае успеха может полностью изменить лицо отечественной ядерной энергетики. «Прорыв» объединил под своей крышей как реакторы «БРЕСТ» со свинцовым теплоносителем, так и проверенные временем натриевые бридеры. Поэтому в рамках проекта предполагается не только создание небольшой установки БРЕСТ-ОД-300, но и продолжение отработанной линии, а именно строительство крупного энергоблока с еще более мощным натриевым «бэ-эном» – БН-1200.

Однако новые бридеры не решат проблему замыкания ядерного топливного цикла, если не будет отработан «хвост» процесса – переработка отработавшего ядерного топлива (ОЯТ), выделение из него урана и плутония, изготовление из полученных делящихся изотопов новых твэлов. Поэтому проект «Прорыв» включает следующие элементы: строительство бридерных реакторов, создание производства по переработке ОЯТ, возведение комплекса фабрикации нитридного «топлива будущего».

Предлагаемый ядерный энергетический комплекс с реактором БРЕСТ-ОД-300

Важной миссией современной атомной отрасли является борьба с распространением ядерного оружия. Эта цель учтена и в проекте «Прорыв». Замкнутый ядерный топливный цикл с использованием бридеров будет таков, что в нем не потребуется разделять уран и плутоний. Более того, в нем станут использовать не чистый плутоний-239, а энергетический плутоний, содержащий примеси других изотопов – подобный материал годится для реакторов, но атомную бомбу из него сделать слишком сложно. Дополнительно, чтобы подстраховаться, в топливо будут подмешиваться америций и кюрий. Это почти полностью исключит возможность создания ядерного боезаряда на его основе.

В том, что касается «Брестов», все еще много неясностей. Будут ли свинцовые бридеры безопасны не только на бумаге, но и в жизни? Действительно ли новое нитридное топливо лучше и надежнее традиционного, оксидного? Станет ли оправданной его переработка с экономической точки зрения? Как изменятся свойства материалов, которым предстоит контактировать с жидким свинцом на протяжении нескольких десятков лет? В общем, работы тут много. Значительная ее часть уже выполнена, но и того, что осталось, еще хватит на годы активного труда.

Для решения всех поставленных задач проект «Прорыв» собрал под своей крышей весьма солидную команду. Сегодня развитием «быстрой» энергетики занимается более полутора тысяч научных сотрудников из трех десятков организаций – высших учебных заведений, научно-исследовательских институтов, коммерческих компаний. Перед ними поставлена вполне ясная, но от этого не менее сложная задача – создать быстрые реакторы следующего, четвертого поколения и убедительно доказать, что замыкание ядерного топливного цикла с использованием «Брестов» и натриевых «бэ-энов» – не «сказки на ночь», а вполне реальная возможность.

В настоящее время в Северске ведется строительство опытно-демонстрационного комплекса с БРЕСТ-ОД-300. Сейчас на площадке активно льют бетон: готовность построек первой очереди уже составляет семьдесят процентов. Впрочем, стороннему глазу пока трудно оценить масштаб работы, поскольку значительная часть готовых сооружений (31 из 44) находится под землей.

 

 

Возвращаясь к «плавучему» атому

Наряду с традиционными ядерными энергоблоками большое внимание будет уделяться тем проектам, которые оторваны от земной тверди. И здесь основные перспективы связаны с «плавучим» атомом, а именно с установками атомных ледоколов. В восьмой главе достаточно подробно рассказывалось о важности ледокольного флота для нашей страны. Следует напомнить, что в ближайшие годы планируется ввести в строй целых три ледокола нового поколения – корабли типа ЛК-60Я, которые способны менять осадку, – то погружаясь глубже, то подвсплывая. 

 

Заготовки для «РИТМ-200» – реакторной установки ледокола нового типа «ЛК-60Я»

Но двухосадочные атомоходы ЛК-60Я – это не предел конструкторской мысли. Инженеры уже приступили к работе над следующим проектом, который должен вывести атомное ледоколостроение на новый виток развития. Речь идет о корабле типа ЛК-110Я, также известном как «Лидер», – крупном судне с мощностью на винтах в 110 мегаватт. По показателям ЛК-110Я намного переплюнет как строящиеся корабли, так и ледоколы класса «Арктика»: «Лидер» сможет колоть лед толщиной до 3,7 метров – в два человеческих роста! Сейчас ледоколы, в том числе атомные, могут уверенно ходить круглый год только по западной части Северного морского пути, а восточные моря в зимне-весенний период слишком суровы даже для них. «Лидеры» же позволят «пробить» маршрут насквозь и открыть круглогодичную навигацию вдоль всего северного побережья нашей страны. При этом увеличенная ширина ЛК-110Я даст возможность проводить крупнотоннажные суда. В настоящее время проект находится в стадии разработки конструкторской документации.

Также нелишне напомнить об уникальном проекте плавучего энергоблока – ПАТЭС (Плавучей Атомной ТеплоЭлектроСтанции). Первому и пока единственному представителю этого класса, «Академику Ломоносову», который достраивается на Балтийском заводе в Санкт-Петербурге, в будущем предстоит доказать свою значимость и полезность.

Атомный ледокол «Лидер» (ЛК-110Я)

Плавучие энергоблоки могут использоваться, в частности, для обеспечения теплом и электричеством буровых платформ в открытом море

Наконец, не следует забывать и об атомном подводном флоте. Для защиты внешних рубежей нашей страны российскому военно-морскому флоту требуются современные субмарины, способные на равных соперничать с аналогичными кораблями возможного противника. А значит, развитие «лодочных» ядерных установок как было, так и остается одной из важных задач Росатома.

Дальше – только звезды…

Другая разновидность «внеземных» ядерных реакторов относится к установкам, предназначенным для работы в космосе. Никто не станет спорить с тем, что исследование космического пространства – задача непростая. Даже о ближайших соседях по Солнечной системе – Венере и Марсе – нам известно гораздо меньше, чем хотелось бы; про более отдаленные планеты и говорить не приходится.

К настоящему времени традиционные ракетоносители достигли потолка своих возможностей. Для совершения прорыва в космической сфере требуется выйти на качественно новый уровень, повысить скоростные характеристики ракет не на доли процента, а в несколько раз. И здесь существует только один выход – обратиться за помощью к энергии атома. Иными словами, внедрить в практику ядерные двигатели.

В деле развития «космического» атома Советский Союз продвинулся дальше конкурентов: нашим специалистам удалось построить опытный ядерный ракетный двигатель ИРГИТ (также известный как ИР-100 и РД-0410), который прошел полноразмерные испытания на уникальном комплексе «Байкал-1», возведенном под Семипалатинском. 

Американцы создали свой вариант «космического» реактора – NERVA. Однако их вариант является неполным, ведь NERVA – это только реактор, в то время как советский РД-0410 представляет собой завершенный ядерный двигатель «в сборе».

К сожалению, ИРГИТ так и не отправился в космос. Одной из причин свертывания работ стало отсутствие финансирования в восьмидесятые и девяностые годы прошлого века. Другая причина – вопросы обеспечения радиационной безопасности. Ядерный ракетный двигатель нельзя запустить на земной поверхности, так как в этом случае радиоактивными веществами будет загрязнена вся площадка космодрома (а заодно и атмосфера). Значит, реактор требуется вывести в открытый космос, подальше от Земли. Но даже если «котел» благополучно доберется до заданной орбиты, могут возникнуть проблемы на стадии запуска. Малейшая неисправность способна превратить ядерный двигатель в бесполезную груду металла, и тогда получится, что колоссальные средства потрачены впустую. Следовательно, все системы космической установки должны быть отлажены еще более тщательно, чем на «земных» АЭС.

Вообще, сегодня перед Роскосмосом стоят более приближенные к жизни задачи, чем исследование дальних рубежей, и с этими задачами пока вполне справляются ракеты-носители на традиционном топливе. Проекты колонизации Луны и планет Солнечной системы пока еще относятся, скорее, к области научной фантастики, чем к реальным перспективам. Поэтому и ядерный ракетный двигатель в настоящее время не слишком востребован. Тем не менее, наши конструкторы давно ведут работы по созданию нового типа космического модуля с так называемым электрореактивным двигателем.

В предложенном варианте с электрореактивным двигателем задача ядерной установки заключается не в том, чтобы «толкать» корабль самостоятельно, а в том, чтобы генерировать ток – по аналогии с АЭС. Выработанная электроэнергия передается отдельно расположенному двигателю, в котором происходит разгон частиц рабочего тела (газа) до огромных скоростей, – за счет этого и создается тяга. Таким образом, получается, что двигатель работает на электрическом токе. И, в общем-то, основные ставки сейчас делают именно на данный вариант. 

Транспортный энергетический модуль (ТЭМ) с ядерным двигателем, совместно разрабатываемый в настоящее время Росатомом и Роскосмосом (3D-модель). Реакторная установка расположена «на носу» космического корабля

Хватит ли урана российским АЭС?

В перспективе быстрые реакторы-размножители должны решить проблему с ядерным топливом на тысячелетия вперед. Но реализация этой задачи – дело будущего, поэтому вопрос об обеспечении АЭС традиционным урановым горючим еще долгое время останется открытым.

По указанной причине на ближайший период перед предприятиями начальных стадий ядерного топливного цикла поставлены вполне четкие цели: повышение эффективности добычи урана на эксплуатируемых месторождениях и освоение новых площадок. Для решения первого вопроса на предприятиях «Далур» и «Хиагда» планируется расширять масштабы извлечения урана из недр экологически безопасным способом подземного выщелачивания. Что касается начала работ на новых участках, то  здесь большой интерес вызывают месторождения Витимского урановорудного района в Бурятии, к которому, кстати, относится и Хиагдинское месторождение. Кроме того, геологи внимательно присматриваются к перспективным месторождениям в Читинской области и других регионах страны.

В общем, в ближайшие десятилетия не предвидится особых проблем с обеспечением наших атомных электростанций урановым топливом. 

На рынок с корзиной изотопов

Как известно, деятельность Росатома не упирается лишь в атомные бомбы, транспортные (морские) реакторы и выработку энергии на АЭС. Еще в советские времена выделилось такое направление, как получение радиоактивных изотопов для самых различных областей: машиностроения, материаловедения, сельского хозяйства, химической промышленности, космоса, освоения глубин Мирового океана, медицины. В России  сейчас  работает довольно много исследовательских реакторов и ускорителей – их-то и используют для наработки изотопов. При этом продукция предприятий Росатома востребована не только в нашей стране, но за рубежом: многие российские изотопы неплохо продаются и покупаются на мировом рынке, а по ряду направлений Росатом даже занимает лидирующие позиции.  

Минус состоит в том, что поставки по большей части ограничиваются так называемыми «сырьевыми» изотопами, в то время как хотелось бы наладить производство высокотехнологичной изотопной продукции. Чтобы разъяснить, чем отличается одно от другого, можно привести доступный пример из нефтяной сферы: нефть – это сырье, а высокооктановый бензин – уже технологический продукт приличного класса. Практически так же обстоят дела и с изотопами: наработанные радиоактивные атомы требуется выделить, тщательно очистить от примесей, перевести в нужную химическую форму. А для этого как раз и нужны упомянутые высокие технологии.

Соответственно, в будущем Росатом планирует развивать отечественный изотопный сектор, год за годом повышая долю пресловутой высокотехнологичной продукции. Предполагается наращивать количество производимых радиоизотопов с учетом потребностей тех направлений медицины, науки и промышленности, которым нужна помощь «мирного атома». 

 

Производство радиоактивных изотопов на ПО «Маяк»

Мирный атом с медицинским уклоном

Начав разговор об изотопах, нельзя не остановиться подробнее на перспективах отечественной ядерной медицины. Почему? Да потому, что в нашей стране эта важная сфера, к сожалению, находится не в лучшем состоянии, ведь в предыдущие годы ее финансирование было слабым, что позволило конкурентам уйти вперед по всем позициям. Следует упомянуть и о том, что Росатом, являясь одним из крупнейших производителей изотопов медицинского назначения, в основном их экспортирует. Возникает вопрос: а как же мы? Разве российским пациентам не нужны медицинские радиоизотопы? На самом деле, еще как нужны. Потребность в  «излучающих» препаратах, предназначенных для диагностики и лечения онкологических, кардиологических, неврологических заболеваний, в настоящее время очень велика.    

В то же время радиофармпрепараты не могут работать сами по себе, – под них требуется специальное оборудование. И его тоже недостаточно. Взять, к примеру, диагностические аппараты: современного россиянина не удивишь рентгеновским компьютерным томографом, позволяющим выполнить наиболее продвинутый вариант рентгенологического обследования, но вот гамма-камеры и ПЭТ-сканеры по нашим меркам все еще являются экзотикой. А ведь эти аппараты позволяют поймать опасное заболевание на самой ранней стадии, что дает возможность значительно упростить лечение и облегчить его последствия.  

Последним веянием являются ПЭТ/КТ сканеры, которые совмещают позитронно-эмиссионную томографию (ПЭТ) и рентгеновскую компьютерную томографию (КТ). Соответственно, ПЭТ ищет очаг заболевания, к примеру, злокачественную опухоль, а КТ точно его позиционирует: «привязывает» этот очаг к конкретному месту в органе (головном мозге, печени, легких и т.д.). При этом вся информация отображается на 3D-картинке.

Конечно, у нас есть и ПЭТ-, и ПЭТ/КТ-сканеры, но их слишком мало! К примеру, сегодня в России работает восемь ПЭТ-центров, имеющих в распоряжении менее трех десятков машин, причем большинство аппаратов сосредоточено в Москве и Московской области. В итоге пациенту, чтобы выполнить обследование, зачастую приходится отправляться в настоящее путешествие. Чтобы избежать подобного и дотянуться до уровня западных стран, нам нужно иметь не тридцать, а около полутора сотен таких аппаратов.

Другим критическим моментом является отсутствие оборудования отечественного производства. При том, что у нас есть хорошие, грамотные специалисты, работают они на зарубежных машинах. Это приводит к неприятной зависимости от иностранных партнеров, от импортных запчастей и так далее. В общем, требуется «слезать с иглы», то есть разрабатывать и внедрять собственное оборудование – ПЭТ-сканеры, гамма-камеры, да и ставшие привычными компьютерные томографы, – и чем скорее, тем лучше.

Понятно, что в данном вопросе атомщикам предстоит работать в тесном тандеме с медиками. В общем-то, именно последние и «задают тон»: медицинские специалисты объясняют, какие именно им нужны радионуклиды и аппараты для обследования, а работники Росатома должны воплотить эти требования в жизнь.

«Волшебные лучи»

Не менее важно развивать и такое направление, как радиационная терапия (о ней рассказывалось в предыдущей главе). Этот сектор ядерной медицины тоже дробится на отдельные составляющие. В одном из вариантов лечебные радиофармпрепараты вводят внутрь организма в виде раствора или в специальных герметичных капсулах, с тем чтобы они могли напрямую воздействовать на пораженную область; данный метод носит название контактной, или брахитерапии. В другом варианте источник радиации находится на некотором удалении от тела пациента: невидимые лучи воздействуют на ткань с расстояния, уничтожая «больные» клетки. Этот способ называется внешней лучевой терапией.

И вновь приходится признать, что на данный момент радиотерапевтическое лечение в нашей стране недостаточно развито. К слову, на Западе процедуры с использованием радиации стали доступны даже… кошкам и собакам. У нас же пока и человеку бывает сложно попасть на лечение «волшебными лучами», не говоря уж о «меньших братьях», – далеко не у всех есть под боком клиника, оснащенная современной аппаратурой.  

А ведь лучевая терапия позволяет осуществлять довольно мягкое лечение. Если речь идет о той же онкологии, то радиация «долбит» организм гораздо слабее по сравнению с лекарственными препаратами, которые используются в традиционной химиотерапии и вызывают значительное количество всевозможных осложнений.  

Нельзя сказать, что у нас нет ничего своего: есть и специалисты, и многообещающие направления исследований, и современные отечественные аппараты. Так, усилиями инженеров петербургского Научно-исследовательского института электрофизической аппаратуры им. Д.В. Ефремова (НИИЭФА – предприятие Росатома) уже изготовлена собственная гамма-камера – однофотонный эмиссионный компьютерный томограф «Эфатом». По характеристикам он не уступает продукции лидеров рынка – «Дженерал Электрик», «Сименс», «Филипс». Хотят наладить и серийное производство отечественных ПЭТ-сканеров. Пока подобный аппарат еще находится в разработке, но первые пробы подтверждают, что он будет не хуже зарубежных аналогов, работающих в наших ПЭТ-центрах. В дальнейшем также планируют замахнуться на установку, предназначенную для совместного ПЭТ/КТ-обследования.  

 «Эфатом» – первая отечественная гамма-камера (однофотонный эмиссионный компьютерный томограф)

Есть неплохие достижения и в области оборудования для лучевой терапии. В частности, специалистами московского Научно-исследовательского института технической физики и автоматизации (НИИТФА – предприятие Росатома) разработана установка для брахитерапии «Агат». На данный момент уже выпущено более тысячи таких аппаратов, а недавно прошла презентация модернизированной версии – «Агат-Smart». На новом, «умном» «Агате» пациента укладывают на стол с рентгеном, – то есть и обследование, и облучение можно выполнять параллельно. Возможен и более продвинутый вариант, когда стол «Агата» соединяется с рентгеновским компьютерным томографом (КТ) или магнитно-резонансным томографом (МРТ). По некоторым характеристикам данная установка превосходит основных конкурентов из Германии и Голландии, и ожидается, что она будет весьма востребована в медицинских центрах.

«АГАТ-ВТ» – гамма-терапевтический комплекс российского производства, предназначенный для брахитерапии

Также имеются успехи в создании аппаратов, предназначенных для внешней лучевой терапии. С начала века в российских онкологических клиниках применяются отечественные линейные ускорители СЛ75-5-МТ. К данному моменту специалистами НИИЭФА им. Д.В. Ефремова уже разработаны установки следующего поколения – «ЭЛЛУС-6М», которые в будущем должны заменить устаревающих предшественников.

 

 «ЭЛЛУС-6М» – Линейный ускоритель для внешней лучевой терапии

Радиация для врачей и не только для них

Что касается медицинских изотопов, то специально для их производства созданы ускорители – циклотроны «СС», которые могут достойно конкурировать с лидерами рынка, бельгийскими установками компании IBA. Циклотронное направление тоже необходимо развивать, поскольку сегодня требуются как более мощные ускорители для крупных центров, так и компактные – для больниц в регионах.

 Одним из направлений по части разработки новой аппаратуры является создание установок для ионно-протонной терапии. Суть метода заключается в воздействии на ткани опухоли пучков протонов, разогнанных до огромных скоростей. На сегодняшний день это наиболее высокоточный метод внешней лучевой терапии: протонное излучение минимально повреждает здоровые ткани, обеспечивая отличный лечебный эффект при значительно ослабленном побочном воздействии.

В общем, у России неплохой задел в области ядерной медицины, что дает основания рассчитывать на хорошие перспективы. Во всяком случае, тут речь не идет о «шапкозакидательской» идее: взять – и создать все с нуля. Многое уже сделано, но объем предстоящей работы также велик. Поэтому предполагается, что в последующие годы ядерно-медицинское направление будет интенсивно развиваться Росатомом. 

Помимо всего, о чем было рассказано выше, в ближайшей перспективе планируется создание в Москве пилотного центра радионуклидной диагностики на площадке Научно-исследовательского института технической физики и автоматизации (НИИТФА), а также создание центров ядерной медицины на базе Дальневосточного федерального университета (Владивосток) и в городе Снежинск (Челябинская область).

Другие сферы промышленности, нуждающиеся в услугах «мирного атома», тоже не будут оставлены в стороне. В частности, Росатом планирует наращивать выпуск оборудования для дефектоскопии, а также приборов технологического контроля, радиоизотопных термоэлектрогенераторов (РИТЭГов) и прочих полезных устройств.

Одна из задач – строительство центров облучения. Не следует путать их с медицинскими установками для терапии. В данном случае речь идет об облучении неодушевленных «пациентов»: стерилизуемых медицинских изделий, пищевых продуктов, зерна, подлежащего обработке с целью уничтожения насекомых... Тут планируется продвигать сразу несколько разновидностей аппаратов: рентгеновские излучатели, установки на основе ускорителей электронов, а также гамма-установки, в которых источником радиации служат радиоактивные изотопы, испускающие проникающее гамма-излучение.

Снова возвращаясь к вопросам производства изотопов, следует отметить, что важно обеспечить взаимосвязанное, синхронное развитие направлений. Серийное производство необходимых промышленности аппаратов (тех же гамма-установок для облучения) должно сопровождаться выпуском достаточного количества радиоактивных материалов для их загрузки.

Росатом «за морями»

До сих пор обзор перспектив атомной отрасли вращался в основном вокруг нашей страны. Оно и понятно: как говорится, своя рубашка ближе к телу. Но не надо забывать, что Росатом – это еще и часть глобального ядерного сообщества. Причем не просто часть, а один из крупнейших игроков мирового масштаба, лидирующий во многих сферах использования атомной энергии.

А если брать магистральное направление – строительство АЭС, то здесь у Росатома на сегодняшний день нет равных. И это не попытка выдать желаемое за действительное, ведь масштабы зарубежных проектов действительно впечатляют. В течение последних лет за границей было введено в эксплуатацию целых пять энергоблоков с реакторами типа ВВЭР: один в Иране (АЭС «Бушер»), два в Китае, на Тяньваньской АЭС, и еще два в Индии, на АЭС «Куданкулам». 

 

АЭС «Бушер» в Иране

Здание реактора имеет столь необычный вид в связи с тем, что его начал строить не Росатом, а концерн «Сименс». Но немецкая компания прекратила стройку в 1980 году из-за санкций, введенных против Ирана. Поэтому в девяностых годах на брошенную площадку пришли российские атомщики и продолжили дело. Наши инженеры столкнулись с большими трудностями, – ведь им пришлось вписывать отечественное оборудование ядерного и турбинного островов в «чужие» помещения. Тем не менее, проект был успешно завершен: ввод первого энергоблока в эксплуатацию состоялся в 2013 году.

Размах работ, выполняемых в настоящее время (2017 год), не менее грандиозен. Полным ходом идет возведение сразу четырех блоков: двух на Тяньваньской АЭС в Китае, двух – на Белорусской АЭС. Кроме того, началось строительство второго блока АЭС «Бушер»; залит первый бетон на площадке, предназначенной для двух следующих блоков АЭС «Куданкулам» (всего на этой индийской станции будет минимум четыре российских реактора); приступили и к «рытью ямы» под первую очередь финской АЭС «Ханхикиви-1».

Планы на будущее тоже немалые. На иранской АЭС «Бушер» собираются довести число российских реакторов до трех, намечается строительство двух блоков АЭС «Руппур» в Бангладеш, а на станции «Моховце» в Словакии Росатом участвует в достройке третьего и четвертого энергоблоков с ВВЭР-440, которые начали возводить еще во времена Советского Союза.

Кроме того, уже приняты более-менее окончательные решения по строительству АЭС «Аккую» (Турция) и расширению венгерской станции «Пакш», где собираются добавить два блока к четырем имеющимся (кстати, тоже нашим). Весьма вероятно, что китайцы захотят построить на Тяньваньской АЭС еще два дополнительных блока с «вэ-вэ-эрами», доведя число российских реакторов на этой площадке до шести.  

Есть и другие проекты, которые ныне подвешены в воздухе, но могут быть реализованы в случае успешного завершения переговоров. 

Впереди планеты всей?

В основном Росатом продвигает за рубежом технологию, проверенную десятилетиями безопасной эксплуатации, – то есть ядерные установки с водо-водяными реакторами (ВВЭР-1000 и ВВЭР-1200). Более совершенную версию блока с «вэ-вэ-эром», ВВЭР-ТОИ, планируют вначале опробовать в России, на Курской АЭС. А что касается развития «быстрой» энергетики на натриевых и свинцовых реакторах-размножителях, то эту идею мы пока приберегаем для себя. Это вполне логично, – во всяком случае, по отношению к свинцовым «Брестам», к которым еще много вопросов: перед тем, как выводить инновационные установки на мировой рынок, следует их обкатать в домашних условиях. А вот для натриевых «бэ-энов» может быть сделано исключение. В перспективе Китай планирует строительство новой Саньминской АЭС, и в ее состав предлагается включить два энергоблока с БН-800 (аналогичный реактор уже работает у нас на Белоярской АЭС).   

Кроме того, планируется развивать сотрудничество с Бразилией, Саудовской Аравией, Египтом, ЮАР, Аргентиной, Индонезией, Малайзией, Нигерией и другими странами, желающими обладать ядерной энергетикой. Не стоит рассчитывать на то, что у всех потенциальных партнеров желание перейдет в действие, но продолжать работы по наведению мостов, безусловно, нужно: возможные выгоды в случае положительного решения оправдывают прикладываемые дипломатические усилия.

В любом случае на сегодняшний день Росатом имеет самый объемистый «портфель» заказов по строительству АЭС. Является ли это случайностью? Едва ли. С одной стороны, наши успехи на рынке доказывают простой факт – мало создать качественный продукт, надо уметь его продать. И следует отдать должное тем, кто стоит у руля Росатома: умеют. С другой стороны, вряд ли глобальное продвижение российской атомной отрасли можно объяснить лишь «ловкостью рук» наших менеджеров.

Следует напомнить, что Советский Союз тоже возводил АЭС за границей, – в основном, конечно, у «своих», в так называемых странах «социалистического лагеря» (Чехословакии, Венгрии, Болгарии, Германской Демократической Республике); впрочем, АЭС, построенная в Финляндии, тоже показала себя отлично. Но с распадом СССР ситуация несколько изменилась. Наша атомная отрасль вышла на мировой рынок, где ощутила на себе весомое давление конкурентов – французской компании «Арева», японо-американской «Тошиба-Вестингауз», а также набирающих обороты корейских игроков. И если Росатом сумел не потеряться на их фоне, значит, наша страна и вправду сильна в сфере ядерных технологий. Действительно, ведь представители государств, в которых возводятся наши «вэ-вэ-эры», не под пистолетным дулом подписывали контракты на строительство: зарубежные заказчики сами, добровольно выбрали российский «мирный атом». И это позволяет сделать соответствующие выводы.

Специально для продвижения отечественной «атомной» продукции и услуг на мировой рынок в 2011 году была создана компания «Русатом Оверсиз», что дословно можно перевести как «Росатом за границей». Эта организация предлагает зарубежным партнерам широкий комплекс росатомовских технологий и услуг – от добычи урана и строительства АЭС до создания нормативной базы и обучения персонала. Кроме того, в задачи «Русатом Оверсиз» входит адаптация отечественных решений к потребностям заказчика.

В 2015 году компанию разделили на три части, причем первая из вновь образованных организаций получила по наследству имя предшественницы: «Русатом Оверсиз Инк» становится агентом отрасли по продвижению проектов российских АЭС на зарубежных рынках. Вторая компания, «Русатом Энерго Интернешнл», сосредоточится на управлении зарубежными проектами по строительству и эксплуатации атомных станций. Наконец, третья ветвь будет нацелена на развитие новых направлений деятельности, основанных на ядерных технологиях, которые не относятся к энергетике напрямую.

Как прожить без «головы»?

Не все государства, обладающие ядерной энергетикой, находятся в одинаковом положении. У многих стран, эксплуатирующих АЭС, отсутствует «голова» процесса – уранодобывающая и перерабатывающая промышленность, обогатительные производства и заводы по изготовлению тепловыделяющих сборок. Естественно, ядерное топливо для загрузки реакторов они получают от партнеров, у которых все это есть (причем, как правило, топливо поставляется тем государством, которое построило атомную электростанцию). Соответственно, если Росатом возводит по миру ядерные энергоблоки, он может взять на себя обязательства по их снабжению урановым горючим.

Получается так: чтобы удержать лидирующие позиции, Росатому следует позаботиться не только об отечественных, но и о зарубежных АЭС, построенных по нашим проектам. Как быть? Несмотря на то, что в российских недрах довольно много урана, у нас там тоже не бездонная бочка. Выход очевиден: используя российские технологии, необходимо развивать добычу урана за рубежом.

С этой целью уже давно продолжается успешное сотрудничество с Казахстаном. Собственно говоря, именно Минсредмаш в советское время разрабатывал там урановые месторождения, так что в данном случае можно сказать, что Росатом пользуется старыми связями. Конечно, теперь, когда Казахстан перестал быть частью большой страны, мы не можем без спросу черпать из его недр столько, сколько захотим. Пришлось выстраивать отношения по-новому, поэтому при участии Росатома был создан ряд товариществ и совместных предприятий, занимающихся добычей урана в Казахстане: «Бетпак Дала», «Каратау», «Акбастау», «Заречное», «Кызылкум». 

 «СП Заречное» – одно из ряда российско-казахских предприятий по добыче урана.

Благодаря партнерству с Росатомом и использованию наших технологий, Казахстан в последние годы выбился в мировые лидеры по производству урана.

Однако интересы горнорудного дивизиона Росатома не ограничиваются ближайшими соседями. Наша уранодобывающая промышленность шагнула за океан, причем в буквальном смысле слова. Сегодня Росатом владеет добывающими мощностями в США, рассматриваются перспективные проекты в Южной Африке.

В связи с тем, что наш горнорудный дивизион неожиданно для многих выдвинулся далеко за пределы страны, приобретя пакеты акций крупных заграничных компаний, его решили разделить на две части: отечественную и зарубежную. Отечественной составляющей по-прежнему заведует Урановый холдинг «АРМЗ». А зарубежная, объединившая в себе проекты в Казахстане и иных государствах, получила наименование «Юраниум Уан Холдинг Н.В.» – по названию канадской компании «Uranium One», которую «прикупил» Росатом. Но, несмотря на англоязычное название, это наша, российская компания, которая должна будет обеспечивать урановым горючим масштабную программу Росатома по строительству и эксплуатации АЭС за рубежом.

Топливный сектор

Следует еще раз напомнить, что в активную зону реакторов уран загружается не сам по себе, а в виде тепловыделяющих сборок (ТВС) – конструкций, собранных из твэлов, то есть трубок, в которые помещен таблетированный обогащенный уран в нужной химической форме. Значит, совместно с добычей должен развиваться и топливный сектор – часть Росатома, которая также относится к «голове» ядерного топливного цикла и ведает технологиями обогащения урана и фабрикации топлива.

На сегодняшний день в этом вопросе мы, без преувеличения, «впереди планеты всей». «Ноу-хау», заложенные в отечественную газоцентрифужную технологию, обеспечивают наивысшую эффективность процесса обогащения. Благодаря этому доля Росатома на рынке обогащения составляет впечатляющие 36 процентов. В планах на будущее – к 2030 году поднять планку до 42 процентов.

 Что касается изготовления конечного продукта – «тэ-вэ-эсок», то и здесь наши атомщики чувствуют себя достаточно уверенно. Доля в семнадцать процентов на рынке фабрикации топлива – весьма солидный показатель, означающий, что каждый шестой реактор в мире работает на топливе российского производства. Более того, за пятнадцать лет этот показатель хотят дорастить до 22 процентов, для чего придется не только «поддерживать марку», выпуская традиционную продукцию, но и активнее выходить на новые рынки, тесня «зубастых» зарубежных конкурентов. Думается, коллективу Росатома по плечу и эта задача.

Инновации в фабрикации…

Кстати, в фабрикации ядерного топлива тоже есть место нововведениям. Казалось бы, что тут менять, – ведь речь идет об известном, хорошо отлаженном процессе. Но все не так однозначно. Совершенствование конструкций ТВС позволит повысить их надежность, увеличить мощность реактора. Это, в свою очередь, даст возможность поднять уровень безопасности и улучшить эффективность работы ядерного энергоблока. Поэтому в ближайших планах – поставить на производство новые, усовершенствованные сборки ТВС-2М и ТВСА-12PLUS, предназначенные для современных реакторов типа ВВЭР.

В третьей и пятой главах рассказывалось о том, что «тэ-вэ-эски» для отечественных водо-водяных реакторов имеют сечение правильного шестигранника. А вот сборки западных «котлов» другие: они с квадратным сечением. Другими словами, наши ТВС не подходят для заграничных реакторов, и наоборот. Сейчас Росатом поставляет сборки только для ВВЭР – реакторов российского проекта. Однако в последние годы наши атомщики решили «поддавить» конкурентов: они разработали сборку ТВС-КВАДРАТ, предназначенную именно для иностранных установок. Более того, уже подписан контракт на поставку «квадратных» ТВС на шведскую АЭС «Рингхальс».

 

 «ТВС-КВАДРАТ». Освоение производства подобных «тэ-вэ-эсок» для иностранных реакторов позволит Росатому более успешно конкурировать на мировом рынке с зарубежными компаниями

Что касается быстрых реакторов, разрабатываемых в рамках проекта «Прорыв», то им потребуются другие тепловыделяющие сборки, отличающиеся от ныне используемых, и новый тип топлива, упомянутый выше, – смесь нитридов урана и плутония (сокращенно – «СНУП-топливо»). Поэтому сейчас активно ведутся работы по созданию этих «бридерных» ТВС со СНУП-топливом. Их еще нужно довести до ума к моменту запуска первого реактора-размножителя со свинцовым теплоносителем.

Не следует забывать и о ледокольных установках. Строящиеся атомоходы проекта ЛК-60Я будут снабжаться реакторами совершенно нового типа – РИТМ-200, и ядерное топливо у них тоже будет особенное – высокообогащенное интерметаллидное (интерметаллидами называют химические соединения, состоящие только из металлов, – кстати, не следует их путать со сплавами!). Безусловно, над «ледокольным» топливом тоже еще предстоит порядочно поработать.

При переходе на новую разновидность ядерного топлива, к сожалению, нельзя пойти простым путем – забить новый материал в тепловыделяющие сборки и загрузить в реактор. Нет, здесь не обойтись без долгой и кропотливой работы: предлагаемое топливо нужно сначала испытать на стендах, затем в небольшом количестве поместить в исследовательский реактор. На следующем этапе изготавливают сборку, которую загружают уже в реальный энергетический реактор. Необходимо, чтобы она проработала там несколько лет. А после извлечения из реактора эту сборку требуется еще три-пять лет выдержать в бассейне, чтобы снизить уровень радиации. Затем ТВС можно подробно исследовать в специальных защищенных камерах. Однако такие исследования дадут информацию лишь о поведении топлива при нормальной эксплуатации. А как себя поведет материал в случае аварийной ситуации? Это уже требует дополнительного изучения…

В общем, только «топливные инновации» требуют исследований длительностью в целых пятнадцать-двадцать лет. Но от этой работы никуда не деться, ведь подобные условия продиктованы соображениями безопасности.

Немного фантазии

Итак, теперь более-менее ясно, какими путями пойдет атомная отрасль в ближайшие годы. Представить себе долгосрочные перспективы гораздо сложнее, поскольку заранее не узнаешь, какие из инновационных проектов «выстрелят» по-настоящему, а какие окажутся неэффективными и заглохнут. И все же, если попытаться пофантазировать…

Предположим, что проект «Прорыв» себя оправдает, и реакторы-размножители  встанут в один ряд с тепловыми ядерными «котлами». При этом в бридерах будет нарабатываться альтернативный делящийся изотоп – плутоний-239. После извлечения из облученных сборок (ТВС) его тоже станут использовать для фабрикации топлива: таким образом, бридеры смогут обеспечивать ядерным горючим и себя, и тепловых «коллег». В итоге ядерный топливный цикл замкнется, получив практически бесконечное вливание в виде плутония.

Уран тоже будет нужен, поскольку в будущие реакторы предполагается загружать смешанное уран-плутониевое топливо, но потребность в данном металле значительно снизится. Означает ли это, что атомщики, занимающиеся поиском, добычей и переработкой урана, окажутся не у дел? Вряд ли. Квалифицированных специалистов можно будет занять на других участках работы. Еще в советские времена атомная отрасль, помимо урана, давала стране тантал, ниобий, цирконий, графит, литий, бериллий. Из хвостов урановых производств извлекали золото, причем по количеству желтого металла Минсредмаш не уступал «официальной» золотодобывающей промышленности!

В настоящее время также рассматриваются проекты по производству скандия, свинца и цинка. Вообще, подобная ситуация, когда отрасль «въезжает» на другие, непрофильные участки деятельности, является вполне нормальной: в терминах современной экономики это называется диверсификацией бизнеса. Поэтому и «атомные» горняки, и специалисты гидрометаллургических предприятий при любом раскладе должны получить возможность дальше заниматься привычной работой.

Атомные станции в новых условиях тоже могут диверсифицироваться и заняться не только производством электроэнергии, тепла, пресной воды, но и получением такого важного продукта, как водород.

Пару слов о водороде. Зачем он нужен? Суть в том, что ядерные энергоблоки могут давать энергию в виде тепла и электричества, но при этом остается потребность в топливе, предназначенном для подвижных объектов, – тех же автомобилей, самолетов, судов, железнодорожного транспорта. Для них водород рассматривается как перспективное горючее, альтернатива бензину. Основным плюсом водорода является экологическая безопасность, поскольку при сгорании он превращается в обычную воду. Таким образом, развитие водородного направления позволит уменьшить потребность в нефтяном топливе, резко снизить загазованность городского воздуха и связанные с этим проблемы для здоровья.

 Установка по производству водорода электролизом воды

Итак, в перспективе вырисовывается следующая схема: часть энергии, производимой на АЭС, будет использоваться для получения водорода, необходимого для питания водородных двигателей и зарядки водородных топливных элементов. К слову, последние могут устанавливаться на различные средства передвижения или применяться в качестве автономного источника питания. 

Не следует сбрасывать со счетов и термоядерную энергетику. Конечно,  сооружение реактора ИТЭР во Франции является лишь промежуточным этапом в овладении управляемой реакцией синтеза легких ядер. Но если в этом деле нас ждет успех, тогда отечественная атомная отрасль, опираясь на полученный опыт, сможет использовать его в  наших, российских условиях. Следует напомнить, что Россия вносит в создание ИТЭР вклад в размере десяти процентов и, значит, «по условиям сделки» имеет право воспользоваться всеми наработками.  

Залитая бетоном «пята» под реактор ИТЭР (пальмовая ветвь у строителей – традиционный символ завершения большого, ответственного этапа работы)

Когда (и если) будет дан старт термоядерной энергетике, начнется соревнование между «быстрыми» реакторами-размножителями и термоядерными конкурентами, ведь считается, что и те, и другие будут работать фактически на «бесконечном» топливе.

Кстати, о топливе. Первые шаги в управляемом термоядерном синтезе собираются сделать, используя в качестве топлива смесь изотопов водорода – дейтерия и трития. Вот только тритий – не самый оптимальный вариант. Во-первых, тритий является радиоактивным изотопом, во-вторых, в процессе синтеза он дает нейтроны, вредно воздействующие на стенки реактора. Поэтому в перспективе тритий хотят заменить на стабильный гелий-3. Но на Земле гелий-3 сложно добывать – он слишком рассеян. Зато этот изотоп гораздо более распространен… на Луне. Этот факт дал импульс возникновению уже совершенно фантастического проекта по добыче гелия-3 из лунного грунта. 

Так могут выглядеть роботы для добычи лунного грунта – реголита

А с другой стороны, почему бы нет? На Луне есть не только гелий-3, но и другие полезные ископаемые. Если земная ядерная энергетика будет развиваться, то логично предположить, что и космическая промышленность от нее не отстанет. Может, сейчас колонизация Луны кажется лишь игрой воображения, но кто знает, как будут обстоять дела в конце нынешнего века?

 Колонизация Луны. Пока лишь только на уровне картинок

Планы по освоению космоса включают исследование планет Солнечной системы и пространства за ее пределами, поиск и разработку лунных ресурсов, и прочие идеи в таком духе. Стоит ли говорить, что большинство космических проектов так или иначе связано с атомной энергией, а именно: с разработкой новых видов ядерных ракетных двигателей, использованием радиоизотопных термоэлектрогенераторов (РИТЭГов), строительством небольших атомных электростанций на Луне и ближайших планетах Солнечной системы. 

Слагаемые успеха

В долгосрочной перспективе Росатом видит себя глобальным лидером в сфере мирного использования атомной энергии, входящим в тройку крупнейших игроков во всех основных секторах, – причем как в ядерном топливном цикле, так и в областях, не связанных с энергетикой, – в частности, в медицине. И надо отметить, что для таких амбиций есть существенные основания: к 2017 году портфель зарубежных заказов Росатома превысил 100 миллиардов долларов США.

Конечно, перспективы ядерной энергетики, обсуждаемые выше, представляют собой лишь общий план, – картину того, как все сложится, если развитие пойдет по гладкой, накатанной дороге, без сучка без задоринки. Насколько подобное осуществимо? Стоит припомнить, что до настоящего момента наша атомная отрасль шла очень непростым путем и не избежала ошибок и падений. И сейчас отечественные ядерные программы встречают активное противодействие со стороны как «зеленых» организаций, так и зарубежных атомщиков – конкурентов Росатома. Специалисты по альтернативной энергетике тоже не сидят сложа руки: солнечная энергетика демонстрирует явные успехи, а ветряная с начала нового века так и вовсе совершила мощный рывок вперед. (Кстати, Росатом участвует и в этих программах, диверсифицируя свой бизнес).

«Болевые точки» атомной отрасли тоже никуда не делись. Предстоит разгрести «ядерное наследие» времен холодной войны, когда шло активное накопление ядерных арсеналов: надо переработать немалый объем накопленных радиоактивных отходов, утилизировать снятые с вооружения атомные субмарины, реабилитировать территории, загрязненные радиоактивными веществами…

Но тормозящие факторы, трудности и препятствия не являются поводом для того, чтобы схватиться за голову и тут же свернуть деятельность. С другой стороны, не сгодится здесь и детская психология: «думать о хорошем, не думать о плохом». Нужно думать о плохом, непременно нужно. Более того, уважающий себя инженер-атомщик должен быть пессимистом в работе: оценивая все возможные пути, он должен взвешивать и просчитывать наихудшие варианты развития событий, и отыскивать решения, позволяющие их избежать.

Только так можно гарантировать, что на предприятиях Росатома ничего не взорвется, не протечет, не улетучится. А иначе все может пойти по знакомой «чернобыльской» схеме: серьезная авария породит всплеск радиофобии, в результате чего атомная отрасль вновь будет отторгнута обществом, – в этих условиях любые перспективы рискуют помножиться на ноль! Вот почему обычному человеку важно осознавать, что у наших атомщиков «все схвачено».  

Другой неотъемлемой составляющей успеха является непрерывное улучшение существующих технологий и разработка новых решений. При этом следует учитывать требования не только к безопасности, но и к экономической привлекательности продукции, производимой Росатомом. В самом деле, отечественные ядерные технологии могут быть и надежными, и безопасными, но если они будут проигрывать по стоимости аналогам от конкурентов, то «нашего» никто не будет покупать, а это автоматически уничтожит стимул к дальнейшему развитию. Вот для чего атомщикам следует барахтаться, постоянно изобретая что-нибудь новенькое, – чтобы всегда оставаться на шаг впереди.  

Нельзя забывать и о людях: не зря же сказано, что кадры решают все. И это не просто фигура речи. Крайне важная задача – растить молодежь: поддерживать вузы, обучающие студентов по «ядерным» специальностям, обеспечивать новоиспеченным сотрудникам интересную работу по специальности и достойную оплату труда. Не менее важно сохранить и старые, опытные кадры – ветеранов отрасли, способных передать уникальные накопленные знания следующему поколению специалистов, научить их ответственному отношению к делу, и не только в теории, а на практике разъяснить, что такое «культура безопасности».

Известно, что любое растение зачахнет без полива. Вот и атомной отрасли, чтобы полностью раскрыть свой потенциал, нужно внимательное отношение государства в совокупности с доброжелательной позицией общества. От атомщиков же кроме высокого профессионализма требуется еще самая малость – увлеченность своим делом, чувство долга, ответственность за результат работы, да и простой, обычный патриотизм. И тогда… ну, сады на Луне, может, и не зацветут, но здесь, на земной поверхности, реалии завтрашнего дня смогут значительно приблизиться к описанной выше виртуальной картине.