На прошедшем в августе XII Международном технологическом форуме «Технопром-2025» перспективам развития атомной энергетики был уделен отдельный круглый стол: «Эволюция атома: Природоподобные решения для повышения эффективности и безопасности атомной энергетики». Как мы неоднократно писали, российское руководство уделяет этой теме повышенное внимание, намереваясь существенно нарастить долю атомной генерации в общем энергобалансе страны. Россия располагает на этот счет весьма солидным интеллектуальным потенциалом, чтобы занять место лидера в области современных атомных технологий.
Как мы знаем, сейчас во всем мире растет интерес к мирному атому. Показательно, что этот интерес пробудился после достаточно длительного периода спада, на что обратили внимание участники упомянутого круглого стола. Недоверие к атомной энергетике не в последнюю очередь связано с опасениями аварий и радиоактивного заражения. Однако атомные технологии не стоят на месте. Их поступательное развитие как раз должно привести к оптимальным решениям, исключающим негативные последствия. Мирный атом, уверяют ученые, в скором времени может стать совершенно «чистым» и безопасным.
У России на этот счет есть весьма серьезные заделы, о чем подробно рассказал вице-президент НИЦ «Курчатовский Институт» Александр Благов.
Он напомнил собравшимся историю развития технологий мирного атома в нашей стране, отметив, что предпосылки к зарождению данного направления были далеко не мирными. По сути, источником научно-технологического развития явились здесь большие стратегические вызовы, в том числе – угроза ядерной атаки на нашу страну.
«Создание атомной бомбы – нашего атомного щита – впоследствии выросло во многие направления, во многие области науки, которые сейчас выглядят вполне самостоятельно», - сказал Александр Благов. То есть военный атомный проект в итоге привел к созданию атомной промышленности, к развитию математических методов моделирования, к созданию атомного флота, к ядерной медицине, к ускорителям элементарных частиц, к источникам синхротронного излучения, к лазерам на свободных электронах и так далее.
Сразу после первого испытания атомной бомбы, пояснил докладчик, весь этот набор технологических решений был развернут в мирное русло. Несмотря на то, что первый атомный реактор создавался для того, чтобы наработать оружейный плутоний, его создание стало важным вкладом в зарождение атомной энергетики. Уже в 1954 году у нас заработала первая в мире атомная электростанция, подключенная к сетям. Параллельно, во второй половине 1950-х годов, зарождается такое направление, как термоядерная энергетика (реакция, основанная на синтезе легких элементов). В начале 1960-х годов создаются первые прототипы атомных энергетических установок для космических аппаратов (такими источниками энергии были обеспечены более тридцати спутников на низкой орбите). И конечно же, стоит напомнить, что Россия – единственная страна, владеющая атомным ледокольным флотом.
Еще один важный момент, связанный с атомной энергетикой. Работа с реакторами сильно продвинула вперед материаловедение. А без новых материалов не было бы и продвижения в космосе. То есть атомные технологии посодействовали развитию космической отрасли. Серьезный импульс со стороны атомной энергетики получило и математическое моделирование. Интересный момент. По словам Александра Благова, после того, как ввели мораторий на частичную (а потом и на полную) остановку атомных исследований, всё перешло в исследовательские расчетные лаборатории. «Американцы, - заметил Александр Благов, - очень надеялись на то, что они нас здесь обгонят. Но потом они сами признались, что в этом была их ошибка».
В общем, это весьма показательный пример, когда один проект, имеющий стратегическое значение, породил такое количество принципиально важных для нашей жизни направлений. И сегодня Россия, отметил Александр Благов, является ведущим мировым лидером в области атомных технологий и в атомной энергетики. К тому же мы занимаем второе место по минерально-сырьевой базе. По добыче урана Россия занимает третье место, а по его обогащению – первое!
«Сейчас мы эксплуатируем порядка семидесяти различных атомных энергоблоков, и строим еще двадцать шесть. Причем здесь Курчатовский Институт традиционно выполняет роль научного руководства. В частности, за последнее время мы осуществляли такое руководство при запуске семи энергоблоков», - напомнил докладчик. В качестве примера он привел Белорусскую АЭС, где в промышленную эксплуатацию уже введены два энергоблока.
Что касается этапов развития отрасли, то по словам Александра Благова, мы уже прошли несколько поколений, и сейчас говорим о четвертом поколении. Так, три года назад прошла торжественная церемония заливки фундамента реактора на быстрых нейтронах БРЕСТ-ОД-300. Данный проект активно развивается, что является принципиально новым этапом в развитии мирного атома. «Самое главное, - пояснил Александр Благов, - такие реакторы на быстрых нейтронах позволяют осуществить так называемый замкнутый топливный цикл. Здесь мы уже можем работать на отработанном в тепловых реакторах топливе, дожигая его. И в процессе работы такого реактора он дополнительно нарабатывает топливо – больше, чем потребляет. При его работе можно дожигать отходы, формируя новое определенное топливо».
Иными словами, для производства энергии здесь эффективно используются вторичные продукты топливного цикла (в частности, плутоний). Поэтому «быстрые» реакторы производят больше потенциального топлива, чем потребляют, и к тому же осуществляют утилизацию высокоактивных трансурановых элементов, вырабатывая при этом энергию.
Еще одно важное приложение современной атомной энергетики – создание атомных станций малой мощности. В каком-то смысле это также является развитием тех наработок, которые осуществлялись в «Курчатовском Институте». В настоящее время специалисты Института занимаются пилотным проектом атомной термоэлектрической станцией «ЕЛЕНА-АМ». Эта небольшая станция, по сути своей, является атомной батарейкой. Она позволяет вырабатывать до одного мегаватта электрической мощности и до 14 МВт – тепловой.
«Очень важно, - пояснил Александр Благов, - что такой объект полностью собирается в заводских условиях и потом устанавливается на определенное место, после чего подсоединяется к сетям. Она вполне может работать без каких-либо серьезных профилактических работ в течение, как минимум, двадцати лет, снабжая теплом и электричество небольшое поселение на тысячу человек».
Важно, что такая станция основана на эффекте прямого преобразования тепла в электрическую энергию с помощью специальных термопреобразователей. То есть здесь нет каких-то турбин и тому подобных механических систем. В настоящее время уже проведены технико-экономические исследования и разработана в необходимом объеме конструкторская документация. Такие энергетические установки, считают разработчики, актуальны для российского Севера, для огромных малонаселенных пространств Сибири и Дальнего Востока. Учитывая, что у нас в стране малонаселенные территории составляют не менее 70%, работу в этом направлении можно считать очень актуальной. Мирный атом, таким образом, получает принципиально новое применение.
И в завершение необходимо сказать, что сегодня специалисты «Курчатовского Института» совместно со специалистами «Росатома» прорабатывают концепцию атомной энергетики с замкнутым ядерным топливным циклом. Это так называемый «Атомный проект 2.0». Традиционный способ влечет за собой появление достаточно радиоактивных отходов, которые приходится где-то складировать (что не только опасно для экологии, но также ведет к удорожанию процесса). Новый подход предполагает создание единого непрерывного топливного цикла. В этом случае топливо полностью «выжигается», после чего остаются отходы, чья радиоактивность соответствует естественному (то есть природному) уровню - примерно тому, что имеет место при добыче сырья. В наше время это называется: «природоподобный принцип радиационно-эквивалентного захоронения». И основная задача, стоящая сейчас перед нашими разработчиками, заключается в объединении цикла по добыче и использованию, и цикла по «дожиганию» в единую технологическую цепочку.
Как видим, мирный атом реально выходит на новый технологический уровень. И в этой связи весьма отрадно, что данную технологическую революцию весьма активно и успешно осуществляют российские специалисты.
Николай Нестеров
- Войдите или зарегистрируйтесь, чтобы отправлять комментарии