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 атомную энергетику.

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

Но известно, что мало занять надежные позиции, – их требуется еще и удержать. 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 последней главе энциклопедии: 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, поскольку никто не способен точно предвидеть череду событий даже ближайшего года, а не то что грядущих десятилетий. В этой связи вспоминается известная шутка о том, что погоду на завтра можно с уверенностью предсказать лишь… послезавтра. Поэтому без фантазий в этой главе не обойтись. Однако, давая «прогноз ядерной погоды», хотелось бы все же избежать необоснованных измышлений. Для этого временами придется сдерживать слишком уж бурное воображение, ограничивая его конкретными фактами.

Ну, а начать можно с совсем близких перспектив – с объектов и технологий завтрашнего дня.

Стройка века

Основная роль атомщиков в современном мире – обеспечение общества электроэнергией. Поэтому перспективы отрасли неразрывно связаны с наращиванием доли энергии, производимой на АЭС, а следовательно, со строительством новых ядерных энергоблоков.

В одной только России объемы работ весьма впечатляют: сейчас в нашей стране сооружается целых десять энергоблоков. В 2015 году произошло значительное событие – третий энергоблок Ростовской АЭС вышел на полную мощность; на той же площадке активно продолжается строительство четвертого энергоблока. Кстати, ядерная установка этого блока будет последней, на которой поставят водо-водяной «тысячник» – реактор типа ВВЭР-1000.

На блоках Нововоронежской АЭС, Ленинградской АЭС-2, Балтийской АЭС, возводимых по проекту «АЭС-2006», будут установлены более современные и мощные ВВЭР-1200.

Станция с двумя энергоблоками «АЭС-2006» (3D-модель)

Из энергоблоков с «вэ-вэ-эрами» сейчас в наибольшей готовности находится шестой блок Нововоронежской АЭС: его ввод в строй намечен на ближайшие годы. Он станет первым запущенным блоком проекта АЭС-2006 с реактором типа ВВЭР-1200 и, вдобавок, первым отечественным ядерным энергоблоком, созданным «с нуля» уже после Чернобыльской аварии.

Стройплощадка шестого энергоблока Нововоронежской АЭС

Курская АЭС-2, где подготовительные работы стартовали в 2013 году, получит «вэ-вэ-эры» последнего поколения – ВВЭР-1300. Таким образом, Курской АЭС-2 предстоит стать первой площадкой с энергоблоками, которые будут возводиться по проекту «ВВЭР-ТОИ».

О «ВВЭР-ТОИ» уже упоминалось в пятой 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. Это, в свою очередь, должно помочь сократить затраты на всех этапах жизненного цикла – а значит, снизить стоимость «ядерного» электричества.

Энергоблок проекта «ВВЭР-ТОИ» (макет)

В «ВВЭР-ТОИ» был доработан и сам реактор: обновленный «котел» типа ВВЭР-1300 позволит установке выдавать 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. Но основные изменения затронули механизмы, обеспечивающие 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: при проектировании систем безопасности для «ВВЭР-ТОИ» наши инженеры учли эти, как их называют, «постфукусимские» требования.

Энергоблоки, строящиеся по проектам «АЭС-2006» и «ВВЭР-ТОИ», относятся к последнему поколению ядерных энергоустановок – «III+», воплощающих все современные представления о безопасности атомной энергетики.

На ступеньку выше

Чтобы обеспечить устойчивость энергоблоков в чрезвычайных ситуациях, аналогичных произошедшей на АЭС «Фукусима-1», 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, обеспечивающих охлаждение активной зоны. В частности,  в проекте появились гидроемкости третьей ступени, тогда как у «АЭС-2006» таких ступеней всего две. Вдобавок появился дополнительный контур, обеспечивающий охлаждение реактора и отвод тепла во внешнюю среду; есть и другие нововведения.

Энергоблок проекта «ВВЭР-ТОИ» в разрезе (3D-модель, вид сверху). В центре – реактор

Если оценивать «ВВЭР-ТОИ» в целом, то данный проект представляет 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 «III+» рассчитаны на шестьдесят лет. Кажется, что это очень много, – однако не так давно наши ученые завершили создание уникальной стали, которая позволит увеличить срок до 120 лет! Но этот материал, видимо, будет использоваться уже в реакторах следующего, четвертого поколения.

Быстрее, еще быстрее

В новом веке большие надежды возлагаются на «быструю» ядерную энергетику, основу которой должны составить блоки с реакторами на быстрых нейтронах. В России, на Белоярской АЭС, уже много лет работает крупный энергоблок с реактором БН-600, где в качестве теплоносителя используется жидкий натрий. И эту технологию предполагается развивать дальше: на сегодняшний день уже достроена установка с более мощным реактором БН-800, тоже натриевым. В конце июля 2015 года, после «работы над ошибками», заключающимися в кое-каких переделках активной зоны, состоялся его повторный физический пуск. Подключение блока с БН-800 к сети и выход на полную мощность должны произойти уже в ближайшие месяцы.

Энергоблок с БН-800: построен и готов к работе

Росатом уже многие годы является лидером в «быстрой» энергетике. Наверное, стоит 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» 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 могут нарабатывать «корм» для тепловых

Натриевое направление в «быстрой» энергетике уже хорошо отработано и будет развиваться дальше. Однако использование натрия в «бэ-энах» вовсе не мешает искать и другие варианты. В самом деле, натрий не слишком удобен из-за своей химической агрессивности. И раз уж «быстрая» технология предписывает запускать в контуры ядерной установки либо жидкий металл, либо газ, 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 примером серийного использования реакторов с жидкометаллическим теплоносителем на подводных кораблях. О «Лирах» подробнее рассказывалось в шестой главе. К сожалению, из-за ряда технических препон 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 являются непреодолимыми, они вполне поддаются устранению, – была бы заинтересованность и готовность вложиться в необходимые исследования.

Некоторое время назад Росатом всерьез 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 «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).

СВБР-100 в разрезе (макет)

Опытно-промышленный энергоблок с СВБР-100 планируют разместить в Димитровграде (Ульяновская область), на территории знаменитого НИИАРа – Научно-исследовательского института атомных реакторов.

Брест – не только крепость

Но еще больше надежд, чем на СВБР-100, возлагается на другой бридер – БРЕСТ, аббревиатура 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 начал разрабатываться 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 с точки зрения заполнения трубопроводов и аппаратов, так и 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 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 ведет себя гораздо спокойнее с химической точки зрения: его контакт с воздухом и водой не приводит к бурному «выяснению отношений». Более того, данный металл не ускоряет коррозию стальных труб и аппаратов, внутри которых он находится. И еще, при облучении нейтронами в активной зоне свинец не так сильно «заражается» радиацией, как натрий.

Свинцовым быстрым реакторам прочат большое будущее. Пока же наши атомщики 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: 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 четвертой главе. Для нового реактора не предусмотрен привычный корпус в форме «котла»; в данном случае активная зона погружается в железобетонный бассейн, заполненный жидким свинцом. Конечно, свинец не будет контактировать с бетоном напрямую: стенки бассейна облицуют слоем стали. Первый контур «Бреста» 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-600 и БН-800, а комплекс из нескольких соединенных между собой полостей. Соответственно, активная зона расположена в главной, центральной полости, а парогенераторы и циркуляционные насосы, которые должны гонять жидкий металл по первому контуру, – в четырех периферийных. Получается, что первый контур хоть и замкнут в едином бассейне, все же разбит на четыре петли – а это уже роднит «Брест» 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 БН-600 и БН-800 – трехконтурные). Соответственно, установка с БРЕСТ-ОД-300 будет вырабатывать электроэнергию по двухконтурной схеме: ядерное топливо нагревает жидкий свинец (первый контур); свинец направляется в парогенератор, передает тепло воде второго контура. О дальнейшем пути воды уже рассказывалось в предыдущих главах: 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 еще раз обсуждать его в подробностях.

Одно из существенных отличий «БРЕСТ-ОД-300» от работающих «котлов» – вид топлива. Традиционно, в ядерной энергетике во всем мире используется оксидное топливо (диоксид урана или смесь с диоксидом плутония). Но в «Бресты» будет загружаться совершенно иная «солянка» – нитридное топливо, то есть твердые соединения урана и плутония с азотом. В теории, нитридное топливо лучше: оно не лопается, не трескается, не распухает под действием нейтронов. Предполагается, что новый материал в большей степени приспособлен и к высокой температуре в активной зоне, 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 свежие 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 всецело 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 тепловой энергии, 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, что автоматически повышает безопасность процесса и упрощает конструкцию реактора (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 и там благополучно застынет. Иными словами, трещина «самозалечится», и большой утечки не случится.

Кстати, упомянутый переход на нитридное топливо тоже поспособствует повышению безопасности: высокая теплопроводность нитридов, их хорошая устойчивость в нейтронном потоке должна снизить вероятность повреждения трубок твэлов при росте температуры и исключить избыточное радиоактивное загрязнение теплоносителя.

В 2015 году несколько тепловыделяющих сборок с нитридным топливом было изготовлено на Сибирском химическом комбинате (СХК). Более того – экспериментальные «тэ-вэ-эски» уже загружены для испытаний в реактор БН-600

В общем, вся совокупность принятых решений должна вывести безопасность быстрых свинцовых реакторов на качественно новый уровень: во всяком случае, проектировщики нацелены на создание энергоблока, исключающего серьезные выбросы радиоактивности при любых отказах систем АЭС, ошибках персонала, внешних воздействиях.

Уран-плутониевый «комбикорм»

но и продолжение отработанной линии: строительство крупного энергоблока с 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 свежего «горючего». Поэтому проект «Прорыв» включает следующие элементы: строительство бридерных реакторов, создание производства по переработке ОЯТ, возведение комплекса фабрикации нитридного «топлива будущего».

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.

Вообще, наряду с «БРЕСТ-ОД-300» рассматривался вариант гораздо более мощного свинцового бридера – «БРЕСТ-1200». Но решили, что время крупного «котла» еще не настало. Как говорится, прибегли к старому разумному подходу: движение от меньшего к большему. Что ж, логично, ведь невозможно дать «железобетонную» гарантию успеха. Поэтому, чтобы снизить риски и затраты, столь сложную технологию вначале следует отработать в малом масштабе.

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 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, хватит еще 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 специалистами 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.

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 шестой 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 погружаться глубже, то всплывать.

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 строящиеся сегодня корабли и даже ледоколы класса «Арктика»: «Лидер» сможет колоть лед толщиной до 3,7 метров – это два человеческих роста! Сейчас ледоколы, в том числе атомные, могут ходить круглый год только по западной части Северного морского пути: восточные моря в зимне-весенний период слишком суровы 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 (ожидаемый срок завершения «бумажной» части – 2016 год).

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.

Строительство головной ПАТЭС «Академик Ломоносов» продолжается в Петербурге

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 очень непростая. Даже о ближайших соседях по Солнечной системе, Венере и Марсе, нам известно гораздо меньше, чем хотелось бы, а список неудавшихся миссий на другие планеты исчисляется десятками.

К настоящему времени ракетоносители достигли потолка своих возможностей. Для совершения прорыва в космической сфере требуется выйти на качественно новый уровень, повысить мощность ракет не на доли процента, а в несколько раз. И здесь существует только один выход – отказаться от традиционного топлива и 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 ядерный ракетный двигатель 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».

Однако РД-0410 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, иначе радиоактивными веществами будет загрязнена вся площадка космодрома, да и атмосфера. Значит, его требуется вывести в открытый космос, подальше от Земли. Но даже если реактор 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 насущные 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. Впрочем, как говорится, «запас карман не тянет» – технология, которая не очень-то нужна сегодня, вполне может пригодиться завтра. А у нас она есть – практически в готовом виде.

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

Наряду с реальным ядерным ракетным двигателем, созданным и испытанным отечественными специалистами, существуют гораздо более фантастические решения, воплощение которых в жизнь представляется куда менее вероятным. Например, предложен вариант газофазного двигателя, в котором уран находится в виде газа, заключенного в магнитное поле и нагретого до 9000 градусов. Опуская подробности, можно сказать, что эта схема позволила бы еще больше увеличить скорость космического аппарата.

Предлагался и проект импульсного двигателя для ядерного «взрыволета». Почему его так называют? В нижней части подобного корабля должен был быть расположен толстый металлический диск – толкатель. Периодически взрывающиеся под толкателем ядерные заряды и двигали бы корабль вперед. И надо сказать, что это еще не самая утопическая идея!

Хватит ли урана российским АЭС?

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.

Поэтому на ближайший период перед предприятиями, относящимися к начальным стадиям 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 извлечение урана из недр посредством экологически безопасного способа 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.

В общем, в ближайшие десятилетия не предвидится проблем с обеспечением наших атомных электростанций нашим же российским ураном. 

На рынок с корзиной изотопов

Как известно, деятельность Росатома не упирается лишь в атомные бомбы, ядерные 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 достаточно много исследовательских реакторов и ускорителей – их-то и используют для наработки изотопов. Причем радионуклиды, получаемые на предприятиях Росатома, востребованы 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 в том, что долгое время поставки ограничивались так называемыми «сырьевыми» изотопами, а 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 высокие технологии.

Соответственно, в будущем Росатом планирует развивать отечественный изотопный сектор, год за годом повышая долю пресловутой высокотехнологичной продукции. Предполагается наращивать количество производимых радионуклидов с учетом потребностей медицины, науки и промышленности, требующих помощи «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: в предыдущие годы ее финансирование было слабым, что позволило конкурентам уйти вперед по всем позициям. При том, что Росатом является одним из крупнейших производителей изотопов медицинского назначения, последние, как уже упоминалось, в основном идут на экспорт. Возникает вопрос – а как же мы? Разве российским пациентам не нужны медицинские радионуклиды? На самом деле, еще как нужны – сейчас очень велика потребность в «фонящих» препаратах, предназначенных для диагностики и лечения онкологических, кардиологических, неврологических заболеваний.

В то же время, радиофармпрепараты не могут работать сами по себе: «под них» требуется специальное диагностическое оборудование. И его тоже недостаточно. Современного россиянина уже сложно удивить 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 позволяет 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, 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 радиофармпрепаратов стали доступны даже… кошкам и собакам. У нас же пока даже человеку бывает сложно попасть на лечение «волшебными лучами», не говоря о «братьях меньших» – 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 для 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 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. И хотя подобный аппарат еще находится в разработке, первые результаты 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, разработана установка для брахитерапии «Агат». На данный момент выпущено уже более тысячи таких аппаратов.

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

А недавно прошла презентация ее модернизированной версии – «Агат-Smart». На новом, «умном» «Агате» пациента укладывают на стол с рентгеном, то есть и диагностика, и облучение будут протекать 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.

Имеются успехи и в создании аппаратов, предназначенных для внешней лучевой терапии. С начала века в российских онкологических клиниках успешно применяются отечественные линейные ускорители СЛ75-5-МТ. К данному моменту 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, ведь сегодня требуются как более мощные циклотроны для крупных центров, так и компактные – для больниц в регионах.

Одним из направлений развития по части 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 все создать с нуля. Многое уже сделано, но объем предстоящей работы также велик. Поэтому предполагается, что в последующие годы ядерно-медицинское направление в Росатоме будет интенсивно развиваться.

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 являются радиоактивные изотопы, испускающие проникающее гамма-излучение.

Снова возвращаясь к вопросам производства изотопов, следует отметить, что важно обеспечить взаимосвязанное, синхронное развитие направлений: серийному производству необходимых промышленности аппаратов (тех же гамма-установок для облучения) должен сопутствовать выпуск достаточного количества радиоактивных веществ 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 – масштабы зарубежных проектов действительно впечатляют. В течение последних лет за границей было построено целых пять энергоблоков с реакторами типа ВВЭР: один в Иране (АЭС «Бушер»), по два в Китае, на Тяньваньской АЭС, и в Индии; причем, второй блок на индийской АЭС «Куданкулам» был завершен совсем недавно – установку подключили к сети в июне 2015 года. А на АЭС «Моховце» в Словакии Росатом участвует в достройке третьего и четвертого энергоблоков с ВВЭР-440, которые начали возводить еще во времена Советского Союза.

АЭС «Бушер» в Иране

Здание реактора имеет столь необычный вид в связи с тем, что его строил 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 острова в «чужие» помещения. Тем не менее, проект был успешно завершен: ввод первого энергоблока в эксплуатацию состоялся в 2013 году.

Планы на будущее не менее грандиозны. Прямо сейчас полным ходом идет строительство четырех блоков: двух на Тяньваньской АЭС в Китае и еще двух – на Белорусской АЭС. Кроме того, уже заложен первый камень на площадке АЭС «Руппур» (Бангладеш) – там собираются возвести два современных «вэ-вэ-эра».

На данный момент приняты решения о строительстве АЭС «Аккую» (Турция), «Ханхикиви-1» (Финляндия), «Нинтьхуан» (Вьетнам).  Будут наращиваться мощности на уже существующих площадках: на АЭС «Бушер» в Иране, «Куданкулам» в Индии и «Пакш» в Венгрии собираются возвести еще по два блока в дополнение к уже построенным. Последние из перечисленных проектов пока находятся в стадии «бумажного» оформления, но ожидается, что старт активных работ уже не за горами.

И это еще не все. Есть ряд других проектов, которые могут быть реализованы в случае успешного завершения переговоров. В их число входит работа по завершению пары советских «долгостроев» – двух блоков АЭС «Темелин» (Чехия) и двух блоков украинской Хмельницкой АЭС. Муссируется вопрос о строительстве первой АЭС в Иордании, новых «вэ-вэ-эров» в Армении.

Интересен вариант, предложенный Казахстану: возможно, там появится энергоблок малой мощности с реактором типа ВБЭР-300. Ближайшим аналогом этого небольшого водо-водяного реактора являются судовые установки. Другими словами, надежную технологию, отработанную на атомных ледоколах, хотят перенести на сушу. Если договоренность будет достигнута, блок с ВБЭР-300, наряду с ПАТЭС, может стать одной из первых «мини-АЭС» отечественного производства.

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 продвигать инновационные установки на мировом рынке, следует их «обкатать» в домашних условиях. А вот для натриевых «бэ-энов» может быть сделано исключение: в перспективе в Китае планируется строительство новой Саньминской АЭС, в состав которой могут войти два энергоблока с БН-800. Аналогичный реактор был совсем недавно запущен 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 все дипломатические усилия.

На данный момент за рубежом Росатом ведет строительство шести энергоблоков, собирается строить еще пятнадцать. Девять блоков остаются «в запасе» – по ним окончательное решение пока не принято. Несложная арифметика дает общую сумму заграничных проектов: три десятка «котлов»! Это число выводит нашу атомную отрасль в безусловные лидеры по развитию мировой ядерной энергетики.

Итого, 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: они – 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. Однако мы строили ядерные блоки практически только в так называемых странах «социалистического лагеря». И те страны, в общем-то, никто особо не спрашивал, хотят они развивать ядерную энергетику или нет. Но с распадом СССР ситуация 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 отрасли 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 правовой базы и обучения персонала. Кроме того, в задачи «Русатом Оверсиз» входит адаптация отечественных решений к потребностям заказчика.

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 должен взять на себя обязательства по снабжению их урановым горючим.

Получается так: чтобы удержать лидирующие позиции, Росатому следует позаботиться не только об отечественных АЭС, но и о зарубежных установках, 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, позволивших Казахстану в новом веке стать ведущим мировым производителем

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 предприятиями, находящимися куда дальше Казахстана: в США, Канаде, Австралии, на юге Африки (в Танзании и Намибии), – в общем, в тех местах, где есть запасы урана.

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 Казахстана и других государств, 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 будет обеспечивать урановым горючим масштабную программу Росатома по строительству АЭС за рубежом.

Топливный сектор

Следует напомнить, что в активную зону реакторов загружается не чистый уран, а тепловыделяющие сборки (ТВС) – сложные устройства, собранные из трубок, в которые помещен 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 %. В планах на будущее – поднять планку до 42%.

 Что касается изготовления конечного продукта – «тэ-вэ-эсок», – то и здесь наши атомщики чувствуют себя достаточно уверенно. Доля 17% на рынке фабрикации топлива – весьма солидный показатель, означающий, что каждый шестой реактор в мире работает на топливе российского производства.

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 четвертой главе 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. Причем несколько таких «тэ-вэ-эсок» уже изготовлены и переданы зарубежному заказчику для опытно-промышленной эксплуатации.

«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 «тэ-вэ-эски», 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, – не следует их путать со сплавами!). И над «ледокольным» топливом тоже еще предстоит порядочно поработать.

В случае каждой новой разновидности ядерного топлива, к сожалению, нельзя пойти простым путем: забить новый материал в трубки твэлов, скрепить их в тепловыделяющие сборки и загрузить в реактор. Нет, здесь предстоит долгая и кропотливая работа: предлагаемое топливо нужно сначала испытать на стендах, затем в небольшом количестве поместить в исследовательский реактор. На следующем этапе изготавливают всего одну 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 – только тогда «тэ-вэ-эску» можно исследовать в специальных защищенных камерах. И все равно, 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» потребуют исследований длительностью в целых пятнадцать-двадцать лет. Но от этой работы никуда не деться: такие условия продиктованы необходимостью обеспечения 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 узнать, 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 активной зоны и переработки он тоже будет использоваться 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 нем значительно снизится. Означает ли это, что атомщики, занимающиеся поиском, добычей и переработкой урана, окажутся не у дел? Вряд ли. Квалифицированных специалистов можно будет перебросить на другие участки 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 в свое время обогнал «официальную» золотодобывающую промышленность!

В настоящее время 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 и дальше заниматься привычной работой.

Атомные станции в новых условиях также могут диверсифицироваться и заняться не только производством электроэнергии и тепла – это они и сейчас с успехом делают, – но и пресной воды, а также водорода.

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. Возможно, в будущем подобные установки станут неотъемлемой частью АЭС

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. С одной стороны, справедливо сказать, что с реактором ИТЭР, возводимым во Франции, ситуация довольно туманная. Не исключено, что в этом веке ученые так не сумеют овладеть управляемой реакцией синтеза легких ядер. Но если их ждет успех, тогда отечественная атомная отрасль сможет взять уже готовый проект и приспособить его к нашим, российским условиям. Ведь наша страна вносит в создание ИТЭР вклад в размере десяти процентов и, значит, имеет право «по условиям сделки» воспользоваться всеми наработками.

Залитая бетоном «пята» под реактор ИТЭР

Здесь видна круглая «пята», на которой будет расположен сам реактор. На треугольной конструкции в центре видна пальмовая ветвь – у строителей это традиционный символ, отмечающий окончание 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, начиная с того, что это радиоактивный изотоп. В процессе синтеза тритий 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 для термоядерной энергетики из лунного грунта.

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 3D-графики

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

Слагаемые успеха

В долгосрочной перспективе Росатом видит себя как глобального лидера в сфере мирного использования атомной энергии, входящего 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: на данный момент портфель зарубежных заказов Росатома превысил 100 миллиардов долларов США.

Можно возразить, что 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. Но вряд ли такое возможно. Стоить припомнить, что до настоящего момента наша атомная отрасль шла очень непростым путем, не избежав ошибок и падений. Сохраняется противодействие реализации ядерных программ: выпады со стороны «зеленых», усилия, предпринимаемые зарубежными атомщиками, конкурентами Росатома. В конце концов, специалисты по альтернативной энергетике тоже не сидят сложа руки: солнечная энергетика демонстрирует явные успехи, а ветряная в новом веке так и вовсе совершила мощный рывок вперед. Да и «болевые точки» атомной отрасли никуда не делись: нужно разгрести «ядерное наследие» советских времен, переработать немалый объем накопленных радиоактивных отходов, реабилитировать территории, загрязненные радионуклидами…

Но тормозящие факторы, трудности и препятствия не являются поводом для того, чтобы схватиться за голову и «свернуть» деятельность. 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: просчитывая наихудшие возможные варианты, он отыскивает решения, позволяющие их избежать. Только так можно гарантировать, что на предприятиях Росатома ничего не взорвется, не протечет, не улетучится. А ведь именно это требуется обычному человеку – осознание того, что у наших атомщиков «все схвачено».

Другой важной составляющей успеха является непрерывное улучшение существующих технологий и разработка новых решений. При этом следует учитывать не только требование безопасности, но и экономической привлекательности продукции, производимой Росатомом. В самом деле, предложенные нами ядерные технологии могут быть и надежными, и безопасными, но если они будут проигрывать по стоимости продукции конкурентов, то их никто не купит, 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 опыт следующему поколению специалистов, научить их ответственному отношению к делу, и не 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 требуется 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 максимально приблизятся к виртуальной картине, описанной в этой главе.