Ядерные разработки на службе человечества: борьба с фобиями и погоня за инновациями

Использование атомной энергии давно стало неотъемлемой составляющей стран, ратующих за энергетическую безопасность. Беларусь тоже стала на этот путь и с каждым годом все увереннее приближается к стратегической цели. О трудностях пути и перспективах ядерных исследований нам рассказал генеральный директор «Объединенного института энергетических и ядерных исследований – Сосны» Национальной академии наук Беларуси Вячеслав Иванович КУВШИНОВ.

– Вячеслав Иванович, в прошлом году ваш институт отметил 45-летие – возраст впечатляющий. Особенно с учетом того, что с распадом СССР многие серьезные институты прекратили свою деятельность. Каковы вообще были предпосылки создания столь уникального для страны учреждения?

– Основной целью создания нашего института стала разработка передвижной атомной электростанции «Памир». Это был грандиозный проект, на который работала вся промышленность СССР. В этот проект были привлечены лучшие кадры. Институту удалось выпустить две такие станции на стадии испытаний. Распад Союза и авария на ЧАЭС стали причинами закрытия проекта. Разработки были уничтожены. Только оставшаяся проектная документация и установленная (в виде части монумента «Памиру») на территории института конструкция активной зоны реактора – напоминают об уникальных по тем временам технологиях и идеях.

– Вы считаете, решение было верным?

– Очевидно, что уничтожение мобильных АЭС было опрометчивым шагом. В настоящее время сохраняется высокая потребность в таких установках, особенно в России.

Сейчас россияне заинтересованы в том, чтобы совместно производить подобного рода установки, поскольку у нас есть опыт, еще сохранились кадры.

– Новые установки по своим характеристикам будут максимально приближены к «Памиру»?

– Речь не идет о копии «Памира», но многие идеи будут использованы.

Отмечу, что по тем временам это был инновационный проект: все управлялось аналоговыми компьютерами, располагалось на двух тягачах. В результате АЭС оказывалась транспортабельной и могла быть доставлена в любую точку: как по дорогам, так и  вертолетами. Мощность этой установки составляла порядка 600 кВт. Этого достаточно для питания небольшого поселка.

Сейчас возобновление проекта предполагает, прежде всего, снабжение энергией удаленных точек, в частности, нефтедобытчиков, золотодобытчиков, газодобытчиков, которые работают в тех северных частях России, куда нельзя, или сложно, доставить электроэнергию.

По оценкам экспертов, России сейчас нужно порядка 79 таких установок. Кроме того, достаточно большой интерес к этим установкам проявляют и арабские страны.

– С кем планируете создавать проект, и какие нюансы должны быть учтены при производстве таких АЭС?

– Сейчас планируется, что пять ведущих российских институтов и ОИЭЯИ «Сосны» объединятся и создадут своего рода концепцию производства таких мобильных АЭС. При их проектировании следует учитывать множество нюансов: и возможности безопасной транспортировки, и специальное топливо. Пока еще неизвестен уровень обогащения урана, который будет использоваться в данном случае. Но, так или иначе, этот уровень не должен превышать 20 процентов, так как превышение обозначенного показателя относится уже к высокообогащенному урану. Он, в свою очередь, может использоваться для соответствующих установок взрывного типа, при производстве ядерного оружия, поэтому торговать им запрещено. А Беларусь очень жестко соблюдает все правила МАГАТЭ в этом отношении.

– Одним из направлений деятельности вашего института является научное сопровождение белорусской АЭС. Какие работы проводятся в этой связи?

– С точки зрения сопровождения работ по возведению атомной электростанции существует пять ключевых «игроков»: Дирекция строящегося объекта, Департамент по атомной энергетике, созданный при Минэнерго, локальный проектировщик (Белнипиэнергопром), Госатомнадзор и, наконец, наш институт, осуществляющий научное сопровождение проекта.

Именно с целью  выполнения  стратегической задачи по строительству АЭС в Беларуси нашим учреждением разработана серьезная госпрограмма, которая охватывает все области развития атомной энергетики. Она включает 12 различных мероприятий-направлений.

Одно из самых важных – создание нормативно-правовой базы. Ведь использовать исключительно российское законодательство в данном случае мы не можем, поскольку наши законодательные базы значительно разнятся. Однако на их документы мы, в любом случае, опирались, как и на законодательные акты в области атомной энергетики других стран и нормы МАГАТЭ. Уже сейчас Совмином и Министерством энергетики утверждены документы, которые будут разработаны в первую очередь. Всего их должно быть около тысячи.

Кроме того, важным является вопрос исследования будущей АЭС на предмет ядерной и радиационной безопасности. По правилам, предварительное исследование такой безопасности проводится поставщиком оборудования, затем проверяется нашим институтом. Далее по заданию Минэнерго исследование ядерной безопасности передается в Госатомнадзор. Последняя структура, как и все предыдущие, дает свое заключение. И только тогда правительство страны может констатировать: строительство АЭС безопасно во всех отношениях.

Но чтобы произвести исследовательскую работу, связанную с моделированием всех процессов, которые будут происходить на АЭС, необходим специально обученный персонал. На это соответствующими структурами Евросоюза выделено порядка 2 миллионов евро.

– Может быть, уже известны поставщики оборудования? 

– Что касается конкретных поставщиков оборудования, то изначально рассматривались американские, французские и российские производители.  Американское оборудование нас не могло устроить, поскольку там необходимо согласование с Конгрессом, Президентом, а на это может уйти 5-6 лет. Французские реакторы слишком мощные – их просто не получилось бы «вписать» в отечественную энергосистему. Ведь атомный реактор работает в так называемом базовом режиме – все время на одной мощности. А если реактор слишком большой – вырабатывает больше энергии, чем нам необходимо, – то возникает вопрос, куда «сбрасывать» получаемую энергию. Естественно, у французов есть и разрабатываются реакторы и меньшей мощности, которая могла бы подойти для белорусской АЭС, но они пока не прошли должную апробацию, поэтому не могут быть применены у нас. Ведь самое главное условие, которое государство ставит перед нами, – это использование самого безопасного в мире реактора.

– У белорусской АЭС много как сторонников, так и противников. Кажется, что многие белорусы до сих пор так и не поняли, зачем нужна стране АЭС, почему нельзя обойтись без нее. Да и Чернобыльская катастрофа до сих пор не дает покоя…

– Здесь следует сказать, почему все-таки Беларусь взялась за развитие атомной энергетики, не смотря ни на что. В наше время уже существуют реакторы, которые в десятки, а, по некоторым показателям, и в сотни тысяч раз безопаснее, чем реакторы предыдущих поколений. Показателен и опыт таких стран, как Франция и Япония, где атомная энергетика процветает и приносит государствам существенную выгоду.

В Беларуси также были взвешены все «за» и «против».

Часто приходится слышать, что у нас в стране много древесины. Да, это так. Подсчитано даже, что за год ее нарастает больше, чем сжигается. Но, с другой стороны, нарастает ведь «хмызняк», а уничтожаются хорошие многолетние деревья. Учтены также сланцы и бурые угли, различные варианты альтернативной энергетики. Все это проанализировано и заложено в Концепцию энергетической безопасности государства. Но все учтенные и оцененные факты говорят о том, что где-то к 2020 году образуется «дыра» в энергоснабжении порядка 20 процентов, которую нечем заполнить, кроме как атомной энергетикой.

Что касается опасения среди населения, то по этому поводу отмечу следующее.

В последнее время опросы, проводимые институтами социологических исследований по нашему заказу, показывают, что уже более 50 процентов населения страны выступает «за» строительство АЭС.

Основная же причина фобии заключается в недостаточности снабжения людей информацией. Именно с этой целью сейчас готовится специальная программа на телевидении, в которой ученые расскажут зрительской аудитории, что собой представляет ядерная реакция, как в результате ее образуется энергия.

– Наука далеко продвинулась в данном направлении?

– Наука зашла уже очень далеко. Раньше мы полагали, что протоны и нейтроны, которые составляют ядро атома, неделимы. Сегодня известно, что и они состоят из кварков. И если бы удалось поделить их, можно было бы получить гигантские запасы нескончаемой энергии. Но до этого еще очень далеко. Скорее, человечество научится использовать термоядерную энергию. И это будет огромнейший прорыв, ведь для термоядерной реакции – синтеза легких ядер (трития и гелия) – практически отсутствуют границы в запасах топлива. Ведь для этого необходим всего лишь водород – самый распространенный элемент в природе. Достаточно было бы тяжелой воды. Но не все так просто. Природа не сдается легко.

В прошлом году я посетил самый крупный международный термоядерный реактор ДЖЕТ в Великобритании. И хотя ученые там ушли далеко вперед, но им постоянно приходится сталкиваться с какими-то случайностями и трудностями. В первую очередь, непросто удержать плазму в магнитном поле. Эту реакцию, кстати, еще Сахаров предложил. Важно, чтобы плазма не соприкасалась со стенками, ведь так она охлаждается. А для того чтобы возникла реакция, нужна очень высокая температура и плотность. Идеальные условия для этого пока не получается создать.  

Но сегодня уже спроектирована и будет строиться во Франции установка ИТЕР – это новейшее поколение реактора, в котором должен будет окончательно решиться вопрос того, чтобы установка давала энергии больше, чем в нее заложено. Но на все это нужно не одно десятилетие. Поэтому, в ближайшие 100 лет атомная энергия не имеет альтернативы. Тем более что урана в природе достаточно.

– Возникает резонный вопрос, который волнует общество не меньше прочих. Что будет с отработанным на АЭС топливом?

– Это еще одно направление деятельности нашего института в рамках научного сопровождения АЭС. В частности, оно включает разработку стратегии обращения с ядерным топливом. Нужно различать понятия "отработавшее ядерное топливо" и "радиоактивные отходы". В каждом государстве по-своему решается вопрос, что с ними делать. Например, в России, США, Японии есть мощности по переработке отработанного ядерного топлива. Ведь в нем содержится почти вся таблица Менделеева. Если отдельно выделить плутоний, то можно получить из него особое топливо – мокс, на котором может работать другая станция.

Другие государства, которые не имеют таких возможностей, например Швеция, захоранивают отходы в специальных геологических расщелинах.

А что касается России, то она перерабатывает не только свое топливо, но и привезенное из других стран. Вот и Беларусь не так давно вывезла туда отработанный уран, который оставался в институте от исследовательского реактора, который был создан под передвижную АЭС.

Наш институт совместно с другими заинтересованными организациями разработал стратегию обращения с отходами, которую сейчас рассматривает Минэнерго.

Замечу, что через наш институт осуществляются связи с МАГАТЭ. Мы строжайшим образом соблюдаем все их инструкции. К примеру, относительно выбора площадки под строительство. Рассматривали 79 объектов. В итоге остановились на Островецкой. Она оказалась самой устойчивой, поскольку находится на гранитных поверхностях, которые очень надежны. Хотя, если вспомнить Японию: там ведь постоянные землетрясения, но ни одной серьезной аварии на реакторах не было.

– Не менее важна проблема уменьшения санкционированных выбросов в окружающую среду.  

– Дело в том, что при нормальной работе АЭС их просто не происходит. И слухи о том, что вокруг станции повышен радиоактивный фон – это всего лишь слухи. По точным данным, во многих странах при правильной эксплуатации АЭС фон вблизи станции находится в пределах природных норм. То есть рассказы о том, что станция что-то там излучает – неправдоподобны. Другое дело топливо, но и оно не выбрасывается лишь бы куда.

Что касается Чернобыля, сейчас уже очевидно, что авария была связана с человеческим фактором. Да и сам реактор был первых поколений. На таком же приблизительно реакторе в США произошла похожая авария, но она не переросла во что-то глобальное.

В современных реакторах ничего подобного не может произойти в принципе. И даже если случится какая-то запредельная ситуация, существует система пассивной защиты: все проваливается в специальную ловушку под землю, локализуется и никуда не сможет просочиться. Да и защитная оболочка реактора состоит из двух слоев – внешнего и внутреннего, – которые защищают окружающую среду от возможного выброса радиации, а также сам реактор от землетрясений и любых других воздействий.

– Кадровый вопрос, как Вы отметили, во главе угла. Ведь только так можно минимизировать влияние человеческого фактора на неполадки на АЭС.

– Понимая всю ответственность перед страной, мы самое пристальное внимание уделяем подготовке кадров. Создана целая программа по подготовке специалистов для АЭС. В институте предполагается готовить кадры высшей квалификации – докторов наук, магистрантов. И, может быть, частично проводить обучение студентов на базе наших ядерных установок, аналогов которым нигде в стране больше нет, таким, например, как Гиацинт.

Эта новейшая ядерная установка вызывает восхищение многих зарубежных ученых. Это маленький прототип АЭС с той лишь разницей, что он не производит энергию.

– Расскажите о других интересных изобретениях института.

– У нас, к примеру, есть единственная в Европе действующая уникальная установка ЯЛИНА, состоящая из нейтронного генератора и ядерной сборки из урановых стержней. Эта установка является подкритической. То есть она работает на том уровне, когда коэффициент размножения нейтронов меньше единицы. А это значит, что в данном случае не происходит критической реакции разгона. Зато с помощью внешнего источника можно поджигать эту реакцию и выключать – то есть регулировать.

Основная задача этой установки заключается в том, чтобы производить трансмутацию – превращение долгоживущих радионуклидов в короткоживущие. И эту технологию можно применять для того, чтобы ядерные отходы, которые состоят из радионуклидов, живущих миллионы лет, превращать в радионуклиды, существующие час. А, как говорится, нет нуклидов – нет проблем.

С точки зрения физики здесь все понятно. Вопрос лишь в том, как это все реализовать. Сейчас заканчивается проект «Евротранс», в котором участвуют 18 стран, и занимаются сбором информации о такой установке. Все это делается для того, чтобы по нашему прототипу собрать аналогичную установку больших размеров. Это кардинально новый подход к тому, как обращаться с отходами. И если эти планы удастся реализовать, то многие проблемы будут решены.

Но на все нужны деньги и высококвалифицированные кадры. А, как правило, и первого и второго всегда не хватает.

Сейчас приоритетным направлением деятельности нашего института является именно научное сопровождение АЭС. Ведь это огромный производственный комплекс, требующий больших финансовых вложений. Поэтому перед нами всеми стоит задача как-то удешевить его. А это возможно лишь благодаря максимально большому производству оборудования для АЭС непосредственно в Беларуси. Благо, у нас в стране сохранились необходимые для этого мощности.

К слову, специалисты Минского завода им. Октябрьской революции производили для большого адронного коллайдера  нарезку стали. Наши ученые делали и кристаллы для детекторов коллайдера. Так что очевидно, что Беларусь занимает на мировой арене достойное место в области ядерной физики.

Подготовили: Ольга Агейко, Евгения Жуковская