(Не)исчерпае­мый источник энергии

Периодически страны заявляют о прекращении использования атомных электростанций для выработки энергии. Последней такое заявление сделала Германия в конце 2019 года. Отказ государств от ядерной энергетики вызван, в частности, озабоченностью по поводу ее безопасности. Крупные аварии на АЭС побуждают ученых и инженеров создавать все новые способы защиты. И работа эта не закончена.

Модернизация реакторов

Авария на Чернобыльской атомной электростанции изменила представления о безопасной работе на реакторах РБМК (реактор большой мощности канальный). Первыми срочными мероприятиями в период с 1986 по 1988 годы на станциях с РБМК-1000 стали внедрение быстродействующей аварийной защиты и увеличение количества стержней-поглотителей, которые могут остановить цепную ядерную реакцию. На 1989-2004 годы пришелся второй этап повышения безопасности РБМК-1000. Он был нацелен на развитие свойств внутренней самозащищенности реакторной установки. Среди прочего была повышена надежность барьеров безопасности, изменены нейтронно-физические характеристики реактора, внедрены дополнительные системы диагностики, а сам реактор перевели на уран-эрбиевое топливо.

Первые энергоблоки с реакторами РБМК-1000 были установлены на Чернобыльской, Курской, Ленинградской и Смоленской АЭС. Как пояснили Plus-one.ru в департаменте коммуникаций госкорпорации «Росатом», они создавались в 1960-е годы и использовались, начиная с первой половины 1970-х, но ставились с запасом в 45 лет, поэтому срок их эксплуатации подходит к концу. Однако в «Росатоме» убеждают, что благодаря модернизации оборудования использование энергоблоков РБМК приемлемо и технически, и экономически.

Впрочем, у госкорпорации есть планы по поэтапной замене реакторов РБМК-1000. Вместо них установят водо-водяные реакторы — ВВЭР-1200. В них невозможно повторение того процесса, который произошел на ЧАЭС, потому что, как объяснил Plus-one.ru академик, советник Института проблем безопасного развития атомной энергетики РАН Ашот Саркисов, в них теперь на любой мощности действует только отрицательный температурный коэффициент. Механизм работы ВВЭР обеспечивает «самозащищенность» реактора: конструкция реакторных установок такова, что повышение паросодержания в активной зоне приведет к ускоренному поглощению нейтронов и прекращению цепной реакции, — этот эффект и называется отрицательным коэффициентом реактивности.

«Чтобы быстро и эффективно остановить цепную реакцию, нужно „поглотить“ выделяемые нейтроны. Для этого используется поглотитель (как правило, карбид бора). Стержни с поглотителем вводятся в активную зону, нейтронный поток поглощается, реакция замедляется и прекращается. Для того чтобы стержни попали в активную зону при любых условиях, на российских АЭС их подвешивают над реактором и удерживают электромагнитами. Такая схема гарантирует опускание стержней даже при обесточивании энергоблока: электромагниты отключатся и стержни войдут в активную зону просто под действием силы тяжести, без каких-либо дополнительных команд персонала», — рассказали Plus-one.ru в «Росатоме».

Самый первый энергоблок с реактором РБМК сегодня работает на Ленинградской АЭС. На электростанции уже построен блок замещения, где действует реактор ВВЭР-1200, и в скором времени планируется вывести все РБМК.

Еще одну модернизацию на российских АЭС осуществили после аварии на японской атомной электростанции «Фукусима-1». Там в марте 2011 года из-за землетрясения и цунами прекратилось электроснабжение систем охлаждения реактора. После этого произошло расплавление активной зоны и последовавшие за этим взрывы водорода сразу на трех энергоблоках. Теперь все атомные станции в России оснащены мобильными дизель-генераторами и насосными установками.

Сможет ли Чернобыль повториться

Тем не менее, анонимный собеседник Plus-one.ru в «Росатоме» отвечая на вопрос о том, стали ли АЭС после модернизации абсолютно безопасными, задал встречный: «Являются ли абсолютно безопасными сегодня, например, автомобили даже с самыми новейшими системами?».

Заслуженный эколог России Юрий Мамонтов, который участвовал в ликвидации последствий Кыштымской аварии (первая в СССР радиационная авария, произошедшая 29 сентября 1957 года на химкомбинате «Маяк» в Челябинской области) полагает, что РБМК являются плохо управляемыми и не исключает вероятность крупных радиационных аварий на тех АЭС, где они установлены. Есть у эксперта сомнения и по поводу реакторов другого типа.

«Вот сейчас идет много разговоров про использование реакторов с быстрыми нейтронами — например, энергоблок на Белоярской АЭС. Утверждают, что он абсолютно безопасен. Но что-то не очень верится в абсолютную безопасность этих так называемых реакторов-накопителей. Потому что при поглощении быстрых нейтронов уран превращается в плутоний, то есть из одного ядерного топлива получается другое, не менее опасное. Все это вызывает определенные сомнения в необходимости развития атомной энергетики», — считает специалист.

При этом Юрий Мамонтов полагает, что последствия повторения аварии в наше время могут быть еще более серьезными, чем 30 лет назад, так как опытные специалисты уходят из различных отраслей, а руководят различными направлениями экономики сегодня люди с непрофильным образованием. Академик Саркисов возражает экологу: сейчас станции строятся из расчета, чтобы вероятность аварии составляла «одну миллионную часть на каждый реактор и на каждый год его эксплуатации».

«В существующих реакторах это (возможность создания неконтролируемой реакции. — Прим. Plus-one.ru) имеет место. Но там средства защиты таковы, что достижение этого состояния просто недопустимо. Авария может произойти, если задаться целью разогнать такой реактор, убрать весь обслуживающий персонал и вытащить все стержни управления за пределы активной зоны. Но это уже относится к теме внутреннего ядерного терроризма», — говорит Ашот Саркисов.

Есть ли будущее у ядерной энергетики

По оценкам Международного энергетического агентства, ядерная энергетика — второе по величине направление низкоуглеродной энергетики. Работа 452 реакторов по всему миру обеспечила в 2018 году генерацию 10% электроэнергии (2700 ТВт⋅ч). В России АЭС производят более 19% всего электричества.

По словам Юрия Мамонтова, в его родной Курганской области проживает много ликвидаторов чернобыльской аварии, которые рассказывают об ужасах 1986 года. Это, по словам эколога, приводит к отрицательному восприятию соответствующей отрасли. Есть недоверие к российским реакторам и у мирового сообщества, а аварии на АЭС в мире ставят под вопрос необходимость развития отрасли, заключает специалист.

Однако Ашот Саркисов готов поспорить и тут, говоря, что российские реакторы экспортируются за рубеж и вполне конкурентоспособны.

«Я считаю, что, если не будет достигнут революционный скачок повышения эффективности таких возобновляемых источников энергии, как солнце и ветер, или если не будет открыт принципиально новый, неизвестный нам источник энергии, то из-за неизбежного истощения запасов углеводородов атомная энергетика будет, безусловно, востребована. Но это уже будет несколько иная атомная энергетика — основанная на быстрых нейтронах и замкнутом топливном цикле, который позволит использовать не только уран-235, занимающий всего 0,7% в составе природного урана, но и уран-238, который составляет основную массу добываемого в недрах земли урана. То есть человечество получит фактически неисчерпаемый источник энергии. Я думаю, к тому времени вопросы, связанные с радиоактивными отходами и дальнейшим повышением безопасности энергетики будут успешно решены», — надеется академик.