Сможет ли Россия первой замкнуть ядерный топливный цикл?

Базовым отраслям, не смотря на растраты последних десятилетий, тем не менее неизбежно выпадает роль локомотивов по вытягиванию экономики из упадка. Научно-производственный потенциал атомщиков остался в большей сохранности по сравнению с отраслями более «гражданских назначений». Где еще как не в этих отраслях есть надежда на достижения мирового уровня. Сегодня научно-технические усилия целого ряда государств концентрируются на теме по т.н. замыканию ядерного цикла. В кратком обзоре наиболее важных проектов в атомной отрасли наше внимание, прежде всего, конкурентоспособности нашей страны в этих проектах. 

«Прорыв» - у нас или в Индии?

«Прорыв» - так назван проект Росатома по замыканию ядерного топливного цикла. Здесь Россия располагает лучшими наработками и, как нередко случалось в истории, первенства рискует не удержать. Правда, зам. директора Росатома Вячеслав Першуков, обещает, что «уже в самые ближайшие годы будет создан опытно-демонстрационный комплекс, реализующий общую технологию замыкания ядерного топливного цикла». Решение проблемы специалисты связывают с реакторами на быстрых нейтронах (БН) и с технологией переработки плутония в т.н. МОКС-топливо. Из коммерческих « быстрых ректоров» сейчас действует один - БН-600 - на Белоярской АЭС, на этой же площадке сооружается второй - БН-800.  Ядерное сообщество, между тем, торопит власти с ответом: когда и где будет строиться БН-1200?
Натриевые реакторы, например БН, как раз могут работать на МОКС-топливе. Экспериментальные установки по переработке ОЯТ тепловых реакторов уже существуют, в т.ч. в России, хотя наши позиции были заметно утрачены. Наверстывая их, Росатом приобрел контрольный пакет Nukem, выбрав таким образом немецких соучастников в бизнесе по замыканию топливного цикла. Теперь этим в России занимается отдельная структура Росатома – РосРАО.

Завод МОКС-топлива в России создается на Горно-химическом комбинате (ГКХ, Железногорск). На это высокотехнологичное производство возлагается решение серии научно-технических задач. Но главная – как раз в обеспечении топливной загрузки «быстрых» реакторов. Завершение строительства – в 2015 г. и с 2020-го эксплуатация в промышленном режиме. В проекте ресурс МОКС-завода закладывается на 30 лет, то есть в расчете на эксплуатацию до 2045 г. Ввиду сложности и важности задачи ген. директор ГКХ Петр Гаврилов взял управление проектом на себя.

ТехДетали
Плутоний - искусственный элемент, созданный человеком. В мире по данным МАГАТЭ действует около 400 реакторов, работающих на уране. Каждый коммерческий реактор (мощностью порядка 1000 МВт) производит около 200 кг плутония в год. 239Pu, самый важный расщепляющийся изотоп плутония с периодом полураспада 24 000 лет, был впервые произведен в заметном количестве для изготовления атомных бомб, одна из которых разрушила Нагасаки. Плутоний - один из самых токсичных элементов. Реакторный плутоний, представляющий собой комбинацию различных изотопов плутония, в 8-10 раз более токсичен на единицу веса, чем 239Pu. Количество гражданского плутония во всех видах только в России приближается к отметке 200 т.

Конкуренция, кстати, подгоняет. Кстати, Китай располагает быстрым натриевым реактором CEFR и усердно работает над реакторами CDFR. Их проекты которых, как считает ряд экспертов, будут сделаны на основе российского БН-800. Экспериментальная наработка MOКС-топлива для CEFR запланирована на 2015 год, и не позднее 2020-го производство в промышленных масштабах. И, кстати, Индия в технологиях по замыканию ядерного топливного цикла также делает ставку на натриевый теплоноситель и МОКС-топливо: их реактор PFBR-500 – своего рода аналог БН-500, станет протопитом для реакторов CFBR: их должно бsnm построено шесть - до 2025 года.

«Мини-АЭС»: быстрей для Чукотки или Аляски?

В рамках ФЦП «Ядерные энерготехнологии нового поколения на период 2010-2015 годов и перспективу до 2020 года» в активную фазу входит создание модульного реактора на быстрых нейтронах СВБР-100. Разработчик проекта ОАО «АКМЭ-инжиниринг» (СП «Росатома» с ОАО «Иркутскэнерго») до 2014 года предполагает получить пакет лицензий, а к 2017 году запустить реактор со свинцово-висмутовым теплоносителем. Плюс года 2-3 на отработку: ведь первая станция будет фактически испытательным стендом. К завершению этапа опытно-промышленной эксплуатации, по словам ген. директора ОАО «АКМЭ-инжиниринг» Владимира Петроченко, ставится задача коммерческого рывка. Станции малой и средней мощности - от 200 до 600 МВт - в модульном исполнении могли бы преобразить жизнь труднодоступных территорий. Правда, вопрос размещения «мини-АЭС» зависит от непосредственных перспектив развития региона, поскольку срок жизни реакторной установки 60 лет, а топливная компания – 7-8 лет. В этой связи не менее значимым в коммерческом плане участники проекта видят экспортный потенциал. То есть, с разных берегов Берингового пролива могут вступить в соревнование разные «мини-АЭС: на Чукотке наши, на Аляске – скорее, американские. Потому, что в США разрабатывается программа господдержки строительства модульных АЭС, и не так много сомнений, что в сравнении с российской она станет менее эффективной.

Плоды ядерной кооперации

Участие России в мировых проектах, таких как термоядерный реактор (ИТЭР), Большой адронный коллайдер и др. становится важнейшим фактором продвижения от фундаментальных разработок к прикладным технологиям. Зам. ген. директора Росатома Вячеслав Першуков видит хорошие предпосылки для создания в международной кооперации гибридного термоядерного реактора. В нем токамак - термоядерная часть будет служить источником нейтронов высоких энергий, которые значительно увеличат эффективность ядерной части.
Благодаря участию в ИТЭР Россия создала высокотехнологичные производства, например,  низкотемпературных сверхпроводящих систем на ЧМЗ, уникальных магнитных систем в НИЭФА им. Ефремова. Перспективной, по словам Вячеслава Першукова, становится, в частности, тема преобразования радиоактивного излучения напрямую в электрическую энергию. То есть батарейку для бытовой электроники заменит компактный безопасный атомный источник энергии, и про его замену можно будет забыть

ТехИнфо
В России работают 10 АЭС с 32-мя энергоблоками (суммарной мощностью 24,2 ГВт). Из них 4 энергоблокам с реакторами первого поколения ВВЭР-440/230; 2 блока с реакторами второго поколения ВВЭР-440/213; 10 с реакторами третьего поколения ВВЭР-1000; 11 блоков с реакторами РБМК; 4 реактора ЭГП-6; 1 реактор на быстрых нейтронах БН-600. Согласно проекту программы модернизации электроэнергетики России до 2020 г. планируется ввести почти 10 ГВт новых атомных мощностей и вывести из эксплуатации 3,7 ГВт АЭС. Сроки эксплуатации энергоблоков АЭС с реакторами ВВЭР-440, РБМК и ЭГП-6 должны быть продлены на 15 лет, с реакторами ВВЭР-1000 на 25 лет. Капвложения в генерирующие мощности АЭС за период до 2020 г. должны составить 1,324 трлн. руб. Общая мощность АЭС России к 2020 г. вырастет почти на 20%, - до 30,5 ГВт, в сравнении с 24,2 ГВт в 2011 г., а выработка электроэнергии - в 1,5 раза, - до 238 млрд. кВтч.

ТехИнфо
Выручка госкорпорации Росатом в 2012 г. году выросла, составила почти 500 миллиардов рублей. Атомные станции России дали рекордное количество электроэнергии 172,7 миллиарда киловатт-часов. Объем добычи природного урана у нас вырос на 35% и очень сильно приросли запасы с себестоимостью ниже $80/кг.

ТехИнфо
В 2012 году  Росатом располагал подписанными зарубежными заказами на строительство 21 энергоблока. Объявлено, что Россия полностью профинансирует строительство АЭС «Аккую» в Турции – в сумме более $20 млрд. Ряд атомных объектов с участием России строится в КНР, в т.ч. вступил в силу контракт на сооружение второй очереди Тяньваньской АЭС. Высоки шансы России по тендеру на 3 и 4 блок АЭС "Темелин" в Чехии. За возобновление проекта АЭС с российским участием в Казахстане высказывается Президент Назарбаев. Кстати, для продвижения проектов в мире Росатом строит глобальную маркетинговую сеть. Шестой «мировой» офис Росатома открыт в Венгрии: задача выиграть тендер на строительство энергоблоков № 5 и 6 АЭС «Пакш». 

Атомный инжиниринг

В российской ядерной отрасли всегда была сильна научно-техническая составляющая, но подтягивания под новые задачи требует инжиниринг. В постсоветском катаклизме разорванной оказалась производственно-технологическая цепочка изготовления реакторного оборудования для АЭС: от получения заготовки до готового изделия. С задачей построить её заново пять лет назад на базе «Атомэнергомаша» создана инжиниринговая компания ЗАО «АЭМ-технологии». По прошлому году у компании серьезные достижения. Волгодонский филиал поставил оборудование для Ростовской и Балтийской АЭС. Показательна «атомная модернизация» другого предприятия компании – Петрозаводскмаша. Завод уже изготовил десятки единиц оборудования для строящихся ЛАЭС-2 и НВАЭС-2. К 2014 г. карельские машиностроители выпустят первый корпус реактора для строящейся Балтийской АЭС.

Всерьез о собственном мощном инжиниринговом центре ставится вопрос на заводе «ЗиО-Подольск» - ведущем исполнителе заказов на крупноблочное оборудование атомной энергетики.
Ген. директор «ЗиО-Подольск» Игорь Котов говорит, что завод полностью выполнил планы 2012 года и полностью загружен заказами на 2013-ый, в т.ч. по атомной тематике.
Закрыт крупный заказ Южноуральской ГРЭС-1. А для атомной отрасли отгружено восемь парогенераторов – на строящиеся Ростовскую и Нововоронежскую АЭС. Успешно прошли испытания сборки корпуса БН-800 для Белоярской АЭС. Начата пятилетняя программа модернизации с объем инвестиций в 6 млрд. руб.

   ТехИнфо

Лауреатом Демидовской премии за 2012 год стал почетный научный руководитель Российского федерального ядерного центра - ВНИИ технической физики, Герой Соцтруда, академик РАН Евгений Авронин. Достижения одного из создателей ядерно-оружейного центра на Урале связаны, в частности, с разработкой термоядерных зарядов для мирных целей. «Мирный взрыв» (с минимумом выброса радиации) нашел применение в сейсмозондировании, тушении газовых пожаров, предотвращения взрывов метана в шахтах, захоронении ядовитых отходов. ВНИИТФ также предложил проект создания дейтериевой установки, т.н. «котел взрывного сгорания»  - КВС. Концепция предполагает получение основной доли энергии за счет взрывов дейтерия, запасы которого практически не ограничены. Дейтерий «зажигается» плутониевым инициатором. Плутоний, в свою очередь, нарабатывается в реакции за счет нейтронов, образующихся при горении дейтерия.

И все таки замыкание ядерного топливного цикла становится главной «атомной надеждой» мира на первую треть 21 века. С ней связана возможность получить полное использование урана вместо сегодняшних 0,7%, застраховать АЭС от тяжелых аварий, решить проблему складирования и затопления отработавшего ядерного топлива и т.д. Сегодня атомная отрасль и атомное машиностроение России как на беговой дистанции – борется за место в лидирующей группе.
Для этого есть ресурс (в виде госфинансирования), есть практический запас прочности (большая наука и практика), есть тактика (участие в мировой кооперации). На финише нужно быть первыми.

Михаил Бакин
Обзор отраслевых событий по материалам: www.minatom.ru, www.nuclear.ru, www.rosatom.ru, www.russianatom.ru, www.atominfo.ru, www.atomic-energy.ru, http://aozio.ru, www.ru.journal-neo.com и др.