Конструкция реакторной установки БРЕСТ-1200 Ключевые материалы атомной отрасли

Атомная промышленность и наука в атомной сфере

Ядерная энергетика, базирующаяся на полностью топливном цикле, имеет перспективу широкого развития при вовлечении в топливный цикл реакторов на быстрых нейтронах. В настоящее время в большинстве стран темпы наработки ОЯТ как по техническим, так и по экономическим причинам превосходят мощности его радиохимической переработки. И поэтому большая часть ОЯТ после выгрузки из реактора и выдержки в пристанционном хранилище направляется на длительное (десятки лет) хранение. Такой подход к организации ЯТЦ называется "отложенным".

Замыкание топливного цикла

Организация перехода к замкнутому ядерному топливному циклу, наряду с использованием быстрых реакторов, позволит уйти от критической недостаточности ресурсной базы ядерной энергетики («природно–урановой зависимости»), построить расширенное воспроизводство ядерной энергии — в частности, использование гигантского количества уже накопленного сырьевого материала урана–238 и плутония (ядерных «отходов»), дать существенное уменьшение объема радиоактивных отходов, технологически обеспечить поддержание режима нераспространения ядерных материалов за счёт использования ядерно–опасных материалов внутри топливного цикла.

Для этого требуется сдвиг ситуации со стадии «раннего НИОКРа» к началу сверхинтенсивной разработки и серийной промышленной реализации данного цикла в чрезвычайно сжатые для такого дела сроки в 7–10 лет. Это требует приоритетной организации работы и массированных инвестиций со стороны государства.

Ядерной энергетике с замкнутым уран–плутониевым (в будущем, вероятно, и ториевым) циклом практически не существует альтернатив. Россия может и должна стать мировым лидером и естественным монополистом в области производства дешевой и неограниченной по объёму энергии на основе замкнутого ЯТЦ.

Глобальная сотовая ядерная энергетика

Анализ ситуации в мировой энергетике показывает, что для России и для большей части стран мира одним из главных направлений — своего рода направлением «главного удара» общего энергообеспечения должна стать модульная ядерная энергетика на основе малого реакторостроения мощностью до 50 МВт

Потребность в малых автономных атомных станциях (МАЭС) только северных регионов России в настоящее время составляет порядка 20 ГВт. Мировая потребность в МАЭС составляет не менее 1000 ГВт, необходимых для производства как электричества, так и тепла, пресной воды, сопутствующих химических продуктов из морской воды, морепродуктов, водорода как вторичного вида топлива для энергетического и технологического применения, газификации угля, добычи и переработки полезных ископаемых, создания «оазисов» в засушливых районах на побережье морей, использования в качестве привода газоперекачивающих станций в целях экономии газа и сохранения окружающей среды, организации двигательных систем для стратегического транспорта, включая космический, организация крупномасштабных транспортных сетей и коридоров, организации централизованной биотехнологической промышленности, полного обеспечения коммунального хозяйства и т.п.

Модульная малая атомная энергетика характеризуется автономным и одноразовым характером её реакторов, которые при этом разрабатываются, производятся, эксплуатируются в течение 8–15 и более лет без перегрузки топлива и затем утилизуются на централизованной базе, а весь процесс организуется и контролируется из единого сертифицированного центра.

Россия может организовать производство 20 МАЭС к 2010 г., 100–200 — к 2020 г. и не менее 1 тыс. — к 2030 г.

Сверхинтенсивное развитие модульной ядерной энергетики позволит:

Создавать энергетическую основу для достижения необходимого качества жизни и организации автономной промышленной системы в любой точке территории России и мира.

Обеспечивать не менее трети промышленного развития России для внутренних и экспортных нужд.

Организовать связанное инвестирование финансовых средств.

Осуществить общий подъём технологической и управленческой культуры в стране и выйти на новый мировой уровень организации техносферы.

Организация глобальной сети МАЭС как «сотовой» структуры автономных энерго–технологических комплексов требует межгосударственной и транснациональной кооперации вокруг лидерства России.

Нераспространение через опережающее развитие

Ставка России на опережающее развитие ядерной сферы позволяет принципиально по–новому поставить вопрос об обеспечении нераспространения и недопущения «расползания» ядерной опасности в мире.

Поскольку государства мира объективно будут с каждым годом всё в большей степени обращаться к ядерной энергетике и иным использованиям ядерных материалов, то предлагается организовать на базе ведущих ядерных стран несколько глобальных инфраструктур обеспечения стран ядерными технологиями и реакторами под надзором государств–организаторов. То есть предлагается разделить незаконное и законное распространение ядерных технологий.

Данный подход может быть определен формулой: нераспространение через опережающее развитие и контролируемое распространение.

Такой подход является единственно перспективным, поскольку строится не на иллюзорных представлениях о законопослушности правительств двух сотен государств, а на назначенной ответственности нескольких государств, сдающих свою способность производить ядерную энергию «в аренду» другим государствам.

Наиболее очевидно это в модульной малой энергетике, когда все этапы работы с ядерными материалами не только контролируются, но и чисто технологически требуют опоры на базовое государство — организатора международной глобальной сети–системы МАЭС.

Более того, проблема «распространения» может стать менее острой при выравнивании социально–экономических уровней в ныне передовых и отсталых странах за счет доступа последних к достаточному энергообеспечению всех сфер жизнедеятельности.

К органичному развитию

Ядерная энергетика является самым органичным и естественным типом энергопроизводства, поскольку в развитом состоянии характеризуется замкнутым технологическим циклом и наиболее высокой экологичностью. Топливный цикл неядерной огневой энергетики «замыкается» прямо на природную среду, что в возрастающей гигантскими темпами степени возмущает и «ломает» глобальные природные процессы. Отходы же ядерной энергетики по объему и уровню воздействия не способны непосредственно воздействовать в сколь–нибудь значимой степени на глобальные процессы в атмосфере, гидросфере, литосфере.

Наиболее мощной в мире АЭС является Kashiwazaki Kariva (Япония) мощностью 8200 МВт (7 реакторов типа BWR установленной мощностью 110-1356 МВт). Наиболее мощная в Европе – Запорожская АЭС (Украина) мощностью 6000 МВт (6 реакторов ВВЭР-1000). Наибольшее количество АЭС (63 АЭС, 104 энергоблока) эксплуатируется в США. Второе место занимает Франция (19АЭС, 58 энергоблоков), третье место – Япония (до событий в марте 2011 года на АЭС «Фукусима-1» там эксплуатировалось 54 энергоблока, но они остановлены на неопределенный период).

Проектируемые ранее реакторы 1 и 2 поколения были ориентированы на период эксплуатации 30-40 лет, и к настоящему времени многие из них уже проработали этот срок, однако находятся в рабочем состоянии. Во многих странах, после изучения их состояния и проведения модернизации идут процессы продления лицензий на их эксплуатацию еще на 5-20 лет. Современные реакторы поколения 3 и 3+ рассчитаны на срок эксплуатации 50-60 лет

Мир после Фукусимы. Тяжелым ударом для мировой ядерной энергетики стала последняя авария на японской АЭС «Фукусима-1», которая произошла 11 марта 2011 года. Ряд стран заявили о пересмотре своих планов по строительству АЭС. В числе тех, кто решил отказаться от строительства АЭС на своей территории, есть и страны, в которых до этого времени не эксплуатировались ядерные энергоблоки, но они заявляли о намерениях развивать ядерную энергетику. К таким странам относятся Венесуэла и Таиланд и др.

План развития ядерной энергетики Вьетнама был одобрен правительством в августе 2007 г. с целью иметь к 2025 г. общие мощности по производству электроэнергии на АЭС в размере 8 ГВт. Общий закон по ядерной энергии был принят в середине 2008 г. В стране развивается всесторонняя юридическая и регулирующая структура. В октябре 2010 г. было заключено межправительственное соглашение с Россией, в рамках которого предусматривается, что «Атомэкспорт» построит АЭС Ninh Thuan 1 с двумя реакторами ВВЭР-1000 или ВВЭР-1200. Строительство станции (проект «под ключ») начнется в 2014 г., а ввод в эксплуатацию намечен на 2020 г.

Феномен атома. Насколько сегодня известно, мысль о том, что материя может состоять из отдельных частиц, впервые была высказана Левкиппом из Милета в 5 в. до н.э. Эту идею развил его ученик Демокрит, который и ввел слово атом (от греческого атомос, что значит неделимый). В начале 19 века Джон Дальтон (1766 – 1844) возродил это слово, подведя научную основу под умозрительные идеи древних греков. Согласно Дальтону, атом – это крошечная неделимая частица материи, принимающая участие в химических реакциях.

Термоядерная энергия – основа энергетики будущего. Первая половина 20 века завершилась крупнейшей победой науки – техническим решением задачи использования громадных запасов энергии тяжелых атомных ядер – урана и тория. Этого вида топлива, сжигаемого в атомных котлах, не так уж много в земной коре. Если всю энергетику земного шара перевести на него, то при современных темпах роста потребления энергии урана и тория хватит лишь на 100 – 200 лет. За этот же срок исчерпаются запасы угля и нефти.

В США, Канаде, Швеции, Швейцарии, Финляндии разработана концепция удаления отработавшего ядерного топлива в глубокие геологические формации, в вертикальные буровые скважины (или штреки) в кристаллических породах, соляных пластах. Захоронение планируется на глубинах не менее 500-600 м в шурфах, которые располагаются друг от друга на таком расстоянии, чтобы исключалась возможность ядерной реакции. В целом способы, относящиеся к этому варианту, могут быть объединены в три группы: хранение в поверхностных сооружениях, захоронение в глубокие геологические формации, захоронение на дно морей и океанов.
Проблемы обеспечения безопасного хранения ОЯТ