О работе в Комиссии Президента РФ по модернизации России.

О работе в Комиссии Президента РФ по модернизации России.

И. Острецов.

В 2010 году я был включён в состав консультативной группы Комиссии Президента РФ по модернизации России. Группа должна была анализировать предложения тематических групп Комиссии. Я подготовил анализ доклада С.В. Кириенко, входившего в состав группы по атомной энергетике. После этого я был удалён из состава Комиссии и уволен с работы. Мой личный архив, включавший мои рабочие материалы за время работы в космической и атомной областях, пропал из моего кабинета. Мои многочисленные обращения в администрацию Президента, прокуратуру и ФСБ ни к чему не привели.

С.КИРИЕНКО: Уважаемый Дмитрий Анатольевич!

Уважаемые коллеги!

В первую очередь мы представили слайд (материалы у всех членов комиссии есть и в руках, и на экране), который демонстрирует, насколько быстрее растёт потребление всех энергоресурсов, особенно электроэнергии, в сравнении с ростом населения. С 1900 года по 2008 год население выросло в четыре раза, при этом потребление всех типов энергоресурсов – в 17 раз, а потребление электроэнергии – ещё в два раза более быстрыми темпами.

Это говорит о том, что сегодня доступ к дешёвым и надёжным источникам энергии является ключевым вопросом жизнедеятельности и безопасности любой страны. На слайдах справа представлено соотношение численности США и Европы как наиболее энергопотребляющих регионов – и Китая и Индии как наименее потребляющих регионов, душевое потребление показано ниже, а темпы роста потребления электроэнергии показаны на самом нижнем слайде. Это говорит о том, что при колоссальном потенциале технологий энергосбережения и энергоэффективности, которые, безусловно, будут одним из приоритетов развития, о чём говорил Аркадий Владимирович, тем не менее, для масштабов энергопотребления в мире это не позволит говорить о серьёзном сокращении или даже о серьёзном изменении темпов роста потребления энергии в мире. Даже если к 30-му году Индия и Китай будут иметь половину душевого потребления от сегодняшнего американского, одно это означает удвоение потребления энергоресурсов в мире. И самый максимальный рост энергосбережения может только чуть сдерживать эти темпы, но изменить их не в состоянии.

Далее мы показали изменение структуры топливного баланса, или топливной корзины, за счёт чего эта энергия производится. Уровень развития человечества всегда, в общем, очень чётко зависит от того, как выстроена эта топливная корзина. ХIХ век был веком угля (и здесь это очень точно видно), электроэнергия составляла всего 0,5 процента в конце века. ХХ век был веком углеводородов, в первую очередь это, конечно, нефть и газ. И весь сегодняшний облик мира выстроен на том, что дало получение энергии за счёт сжигания нефти газа. Но здесь уже существенное изменение произошло, довольно сильно вырос уровень потребления именно электроэнергии. И вот начало ХХI века, мы видим, что уже 38 процентов, то есть самыми быстрыми темпами растёт потребление именно электроэнергии.

В чём специфика электроэнергии? Это действительно, может быть, энергия ХХI века, но есть три фундаментальные проблемы в электроэнергетике.

Первая проблема заключается в том, что электроэнергия потребляется неравномерно. И вот здесь дан график: в Российской Федерации сезонный перепад потребления – 30 процентов, что очень много для такого масштаба, в том числе неравномерность территориальная. При этом мы имеем проблему: электроэнергию нужно транспортировать, и эффективной системы транспортировки сегодня нет. Имеющиеся системы сетей ограничены объёмом, который можно провести по этой сети, и сильно ограничены потерями, которые мы имеем, а значит, нельзя сделать, скажем, дешёвые источники энергии там, где есть гидроресурсы, и спокойно передать их, скажем, из Сибири в европейскую часть России. Это невозможно.

Вторая проблема. На уровне маленьких батареек – это ещё более или менее решённая задача, но в больших объёмах хранить энергию долгосрочно и эффективно человечество не умеет.

И третья проблема, на которой я, собственно, и остановлюсь дальше, – это всё-таки структура топливного баланса, из чего теперь делать эту энергию. Ниже приведены три картинки, как сегодня устроена топливная корзина ключевых стран, ключевых потребителей в мире. Соединённые Штаты при всём уровне своего развития: половина – это уголь, это 720 млн. тонн угля, которые сжигаются ежегодно. На Китае это видно ещё более драматично – это уже 2 млрд. тонн, что говорит о том, что при сохранении даже самых консервативных темпов развития Китая, если у них сохранится такая структура топливной корзины, то вопрос даже не в том, где взять такое количество угля, теоретически его, наверное, можно добыть, пропускные способности китайских железных дорог меньше, чем то количество угля, которое надо будет перевозить. То есть логистика не позволит развиваться, не говоря уже о СО2 и экологии.

Ну и, откровенно говоря, с углеводородами ситуация тоже в первую очередь будет связана в отличие от угля с их физическим исчерпанием, их просто нет в таком количестве в мире, плюс всё та же проблема СО2, логистики. Да и, честно говоря, это ресурс, который жалко уничтожать просто путём сжигания.

Структура России здесь показана, у нас несколько уменьшилась доля газа за последнее время, но не кардинально.

Если говорить о том, какие источники энергии есть в распоряжении человечества, мы сделали такую небольшую историческую ретроспективу. Человечество начинало с того, что вынимало энергию за счёт работы на молекулярном уровне вещества и за счёт химических реакций, в первую очередь горения. Это уголь, чуть позже газ. Справа приведены цифры, которые показывают такую вещь, как энергетическая ценность. То есть в одном килограмме угля, если ты его самым эффективным образом используешь, 7 киловатт-часов электроэнергии. В газе это в два раза больше. А вот при переходе с химических реакций на физические процессы и на ядерный уровень был достигнут сразу скачок в 10 тысяч раз, то есть с одного килограмма урана мы можем получить 120 тысяч киловатт-часов электроэнергии.

И несмотря на то, что атомная станция – гораздо более сложный и дорогой объект, чем газовая или угольная, несмотря на то, что меры безопасности, в том числе те, о которых мы вам докладывали, требуют серьёзных затрат, вот этот рост энергетической ценности в 10 тысяч раз, конечно, с неизбежностью толкнул человечество к тому, что стали двигаться в этом направлении.

Следующий этап – это то, что мы будем чуть позже докладывать уже как новые технологии, – переход с тепловых нейтронов на быстрые нейтроны. Он даёт нам рост в 200 раз по энергетической ценности, или энергетической ёмкости. Но самое главное, что он даёт нам возможность перейти на 238-й изотоп урана, количество которого фактически неограниченно в природе в отличие от 235-го, который сильно ограничен.

Следующий скачок, который перед человечеством существует, – это переход от вынимания энергии на том же физическом уровне, на ядерном уровне, но не путём деления, а путём синтеза. Это проект ИТЭР, это, собственно, термоядерный синтез, – здесь скачок в разы. Но самое главное, что это переход к практически неисчерпаемому топливу в виде водорода, количество которого фактически неограниченно и для человечества вполне доступно.

И дальше есть ещё следующий процесс: ещё со времени Эйнштейна была сформулирована гипотеза, что чем в меньшие размеры мы уходим, тем большие энергии могут высвобождаться. И уровень кварков, то есть составляющих протона и нейтрона в ядре атома, нам это подтверждает. Два кварка в мезоне на расстоянии 10^-15 метра имеют энергию, с которой они удерживаются, 14 тонн. Просто масштаб энергии, которая там существует, если человечество до них доберётся, он колоссален. Мы даже не можем предсказать на самом деле, какие источники здесь могут возникнуть.

Исходя из этого, Дмитрий Анатольевич, то, о чём Вы уже сказали, выстроены в соответствии с поставленной Вами задачей четыре приоритетных проекта, четыре укрупнённых приоритетных проекта по развитию новых атомных технологий. В первую очередь краткосрочный этап – это оптимизация имеющейся технологии. И горизонт – 2012 год, когда мы должны иметь этот продукт в виде коммерческого готового продукта. Среднесрочный – это быстрые реакторы, замкнутый топливный цикл. Чуть позже доложу, что это именно связанная вещь. И постановка задачи по более глубокой модернизации сегодняшних тепловых реакторов уже на уровне активной зоны и физики процесса. Долгосрочный уровень – это термоядерный синтез и с учётом международного проекта ИТЭР, и с учётом задач, которые надо решить внутри страны. И стратегический уровень – это всё-таки развитие фундаментальной науки, чтобы двигаться на этот новый уровень доступности энергетических ресурсов.

Теперь по каждому проекту коротко отдельно. Проект номер один – оптимизация технологий ВВЭР. Внизу представлен график, который показывает, что атомная энергетика сегодня в мире конкурентоспособна по сравнению с другими типами производства энергии. У нас одни из самых маленьких топливных затрат, меньше только у солнечной энергетики, но у нас самые высокие капитальные затраты. Поэтому в совокупности мы вполне конкурентоспособны, но очевидно, что основные силы нам надо потратить на то, чтобы снижать затраты на строительство и сооружение атомных станций, капитальные затраты. Из этого выстроен этот проект. Это в первую очередь связано с повышением эффективности действующих блоков, то есть без изменения ядерного острова и активной зоны реактора. А компоновка энергоблока и ключевая вещь – технология сооружения, то, что здесь названо 6D-модель, это 3D – проектирование и строительство в трехмерном изображении плюс информационное управление поставками всех ресурсов – деньгами, сроками, даже вплоть до количества людей на площадке, которое всё выстраивается в информационном режиме ещё на стадии проектирования, что легко решаемо с учётом сегодняшних информационных технологий. Да, мы достигаем таких параметров по реактору, которые гарантированно обеспечивают нам сохранение конкурентоспособности российских атомных технологий на ближайшие годы как раз в рамках задач, которые Вы поставили.

Здесь только один важный момент, о котором мы хотели специально оговориться. Мы реализуем программу строительства атомных энергоблоков России. В соответствии с поставленной Вами задачей она не изменяется, и мы должны будем построить все те 26 новых энергоблоков, которые запланированы. Но в условиях финансового кризиса и падения потребления электроэнергии в стране пик строительства у нас сдвинулся на несколько лет, поскольку нельзя построить реакторы, которые не будут востребованы по электроэнергетике. Поэтому в ближайшие годы, если мы раньше планировали с первых лет идти по два блока в год, теперь у нас откорректированная программа – по одному блоку в год в ближайшие несколько лет, и при первых признаках исправления экономической ситуации мы выходим на плановую задачу – два блока в год. Но тогда в первые годы нам надо компенсировать недостающий объём заказа, для того чтобы поддержать машиностроение, поддержать эти новые технологические решения, которые мы закладываем. Для этого есть возможность, и эта возможность – экспорт. Здесь нарисованы зелёные кружки – это там, где мы либо уже построили, либо завершаем в этом и в следующем году, а оранжевые – это всё то, где мы сегодня либо уже подписали контракты, либо находимся в стадии тендера с хорошими шансами на победу, либо в финальной стадии переговоров.

Объём колоссальный, мы можем получить сегодня очень большой объём заказов. Ключевые условия, Дмитрий Анатольевич, то, о чём мы Вам докладывали, правила этого рынка таковы, что без экспортного кредитования на него бессмысленно приходить. Мы понимаем, что в условиях финансового кризиса с этим совсем непросто, но, откровенно говоря, без масштабной поддержки в виде льготных государственных кредитов, сложно, потому что мы так строили в Индии, мы так строили в Китае и, собственно, так строили всегда. Советский Союз построил 27 энергоблоков действующих и ещё 15 – остановленных, и все они строились таким образом.

Теперь всё-таки действующая технология, при всём её совершенствовании, мы оптимизируем реактор типа ВВЭР, но мы всё равно понимаем, что есть, что называется, родовые недостатки тепловой технологии, которые не устранишь, как ты её ни оптимизируй. И эти недостатки заключаются в следующем.

Первое. Мы, как я уже сказал раньше, работаем с редким изотопом урана-235, которого в природном уране всего 0,7 процента.

Второе. Мы вынуждены дообогащать топливо, то есть довести содержание 235-го изотопа хотя бы до 3-5 процентов, и из-за этого эта огромная промышленность по обогащению урана, которая, конечно, с одной стороны, предмет нашей гордости, она у нас лучшая в мире, с другой стороны, это огромные затраты на топливном цикле.

А во-вторых, и это самое главное, у нас при всём колоссально большем энергетическом эффекте от атомной энергетики (мы ведь на самом деле сжигаем при производстве энергии на атомных станциях всего 3–4 процента от топлива, потому что горит только 235-й изотоп, один процент его останется из трёх-пяти, соответственно, сожгли мы 3–4 процента, а всё остальное – это оставшийся 238-й) у нас не очень высокая эффективность, нам надо бы научиться сжигать 238-й изотоп урана, и тогда мы получаем доступ к совершенно большим запасам топлива.

Ну и плюс в тепловом реакторе неизбежным продуктом оказывается плутоний-239, а это сразу проблема нераспространения. И написанные здесь продукты деления и долгоживущие актиноиды – изотопы, которые живут по тысяче, по 10 тысяч лет, что довольно большие обременения на нас накладывает при технологиях работы с отработанным топливом.

Исходя из этого, следующим шагом является быстрая энергетика, атомная энергетика, энергетика на быстрых нейтронах. На первом заседании комиссии, Дмитрий Анатольевич, Вы поставили задачу: в качестве приоритетов надо брать только те направления деятельности, в которых у нас есть задел. Здесь у нас уникальный задел, лучший в мире, поскольку в России действует сегодня единственный в мире коммерческий реактор на быстрых нейтронах, это БН-600 на Белоярской атомной станции, под Екатеринбургом, опыт БН-350. Эти реакторные установки отработали более 140 реакторо-лет, причём очень успешно, и у нас уникальный опыт работы на них.

Кроме этого, транспортные реакторные установки. Это в первую очередь атомная подводная лодка проекта 705. Уникальная лодка, которая ходила со скоростью, превышающей скорость торпеды, со свинцово-висмутовым атомным реактором. На лодке этот реактор оказался не очень удобен в эксплуатации по эксплуатационным характеристикам, но опыт накоплен достаточно приличный, и в береговых условиях, и по прошествии нескольких десятков лет мы можем использовать этот опыт. И плюс неплохой опыт работы со смешанным топливом, переработкой отработанного топлива в рамках реализации оружейных программ.

Исходя из этого, задача №2, проект №2, – это новая технологическая платформа, быстрые реакторы, в которой надо пройти три развилки, о которых мы здесь сказали. Это выбор теплоносителя. У нас есть опыт работы и с тяжёлым теплоносителем – свинец, свинец–висмут, и с лёгким теплоносителем – натрий металлический. Это вопрос места быстрой энергетики, поскольку есть несколько концепций. Одна из них в том, что быстрые реакторы постепенно заменят тепловые. Вторая концепция заключается в том, что они будут долго сосуществовать вместе, когда быстрые реакторы могут использоваться для дожигания отработанного топлива тепловых реакторов, тем самым повышая и безопасность, и экологическую приемлемость атомной энергетики в целом.

И важнейшая вещь, конечно, – здесь вопрос очень чётко связан с технологией переработки топлива. То есть это не просто новый реактор, а это новый топливный цикл с технологией переработки топлива, где мы должны, здесь это написано, как выбор – водная или сухая, но для нас достаточно очевидно, что это должна быть сухая технология.

Исходя из этого, выстроена технологическая линейка по этому проекту, мы понимаем, что к 2014 году мы должны запустить БН-800 и завод по производству МОКС-топлива к нему. В этот же период мы должны пройти ключевые развилки по выборам в технологии быстрых реакторов и сформулировать окончательное техническое задание на основании НИОКРов и проведённой работы фундаментальной науки по модернизации тепловых реакторов. На 20-й год – сооружение прототипа коммерческого энергоблока, быстрые технологии, ориентированы на долгосрочную перспективу. Все остальные этапы также выложены на этом слайде.

Следующий проект, №3, – термоядерный синтез. Это более долгосрочная перспектива, коммерческая установка в прогнозах ожидается к 40-му году. Здесь подход следующий. Мы должны продемонстрировать, вообще говоря, техническую возможность удержания, поскольку то, что термояд можно зажечь, не вызывает ни секунды сомнений. Некоторые изделия, которые работают на термоядерной энергии, мы Вам показывали в рамках программы оружейного комплекса. Вопрос в том, можно ли удерживать плазму, получая с неё соответствующую энергию в гражданских целях. Для этого создан международный проект ИТЭР, поскольку затраты на этот проект таковы, что ни одна страна не взялась за создание термоядерного реактора самостоятельно, это международный проект, мы участвуем, 21 млрд. рублей заложен в бюджете до 16-го на участие России в этом проекте. Но очень важная вещь, которую мы заложили в свой приоритет, что нельзя считать, что, приняв участие в международном проекте ИТЭР, мы после этого можем ничего не делать у себя в стране. Потому что ИТЭР закончится, давайте будем рассчитывать как оптимисты, что он закончится успешным сжиганием и удержанием плазмы, но после этого все страны получат доступ к этому интеллектуальному продукту и разойдутся каждый к себе использовать эти результаты. Если к этому моменту выяснится, что мы не можем их использовать, – мы зря потратили деньги на участие в программе ИТЭР.

Поэтому ключевая вещь, конечно, для нас – это два вторых пункта в задачах проекта – обобщить опыт и обладать соответствующими компетенциями, обладать экспериментальной и технической базой и обладать людьми, которые способны с этим работать. Исходя из этого, построен план-график работы по этому проекту.

Фундаментальная физика. Здесь можно сказать только одно. Сегодня есть, конечно, соблазн, и такие формулировки иногда раздаются, что от фундаментальной физики в ближайшие годы нельзя ждать практических результатов, поэтому нечего вкладывать в неё большие деньги. Мы с этим столкнулись в том числе, когда готовили свою федеральную целевую программу «Энерготехнологии нового поколения», потому что она у нас после согласования с ведомствами осталась чисто прикладная. Все задачи, в которых нельзя сказать, к какому году какой результат конкретно будет получен, оттуда, естественно, были вычеркнуты ведомствами, что соответствует сегодняшний политике, мы не имеем претензий. Но есть опасения, что мы можем потерять фундаментальные предпосылки.

Знаете, это немножко похоже на конец XIX века. Известная байка заключается в том, что, когда Макс Планк, основатель квантовой теории, учился в университете, его преподаватель говорил ему: «Не занимайся теоретической физикой, всё уже открыто, ты потеряешь свою жизнь, ничего не достигнув». Через 10–15 лет после этого появилась теория относительности, появилась квантовая механика, появилась сегодняшняя стандартная модель.

Очень похожая ситуация может быть и сегодня, мы близки к этому следующему уровню. И те установки, которые есть сегодня в мире, с учётом участия России в них, позволяют ожидать, что очень может быть, что в течение ближайших нескольких десятилетий, а может быть, даже и в течение нескольких лет мы можем выйти на новый уровень. Да, мы не можем предсказать, какие практические применения мы от этого получим, так же, как никто в своё время не мог предсказать, что из квантовой механики и стандартной модели родится и вся атомная энергетика, и электроника, и лазеры, и мобильная связь, но в реальности это произошло.

Исходя из этого, четвёртый проект – развитие фундаментальных исследований. Мы считаем, что главное, что здесь должно быть сделано: мы должны провести необходимые организационные изменения, для того чтобы просто сохранить этот потенциал. К сожалению, все те установки, которые на предыдущем слайде были показаны, все за пределами Российской Федерации. Очень хорошо, что мы в них участвуем, но некоторые из этих решений ещё надо будет довести до конца. У нас здесь FAIR показан жёлтым цветом, Ваше поручение есть, Дмитрий Анатольевич, мы просто рассчитываем, что он не исчезнет из бюджета при формировании. Но это всё за пределами Российской Федерации. Нам нужно иметь такие установки в пределах Российской Федерации, и нам нужно иметь людей, которые способны на них работать и продвигать это.

Весь этот комплекс, который когда-то создавался при реализации первого атомного проекта, о котором Вы говорили, со временем распался на различные институты и различные ведомства… Сегодня, видите, институты с названиями теоретической физики, экспериментальной физики и подобные-подобные находятся как минимум в трёх ведомствах: Росатоме, Роснауке, Академии наук. Наше понимание, честно говоря, что их надо соединять все в один центр. В общем, совершенно не важно, как он будет собран. Мы, как госкорпорация «Росатом», точно не претендуем на то, что это должно быть у нас, мы готовы сделать это под Роснаукой. Важно, чтобы это было сконцентрировано, с тем чтобы можно было эффективно управлять деньгами и задачами, с тем чтобы точно выстроить единую программу необходимых исследований. В этот центр управления надо передать управление участием России в международных проектах по фундаментальной науке и, откровенно говоря, здесь же надо будет выстроить полноценную экспериментальную базу, Дмитрий Анатольевич, наверное, в той логике, которую мы Вам докладывали, по оружейному комплексу, когда надо провести оптимизацию, надо существенно повысить производительность труда и эффективность работы, но сделать современные установки, но уже как установки коллективного пользования. Не в каждом институте старенький реактор, как он есть сегодня, или старенький ускоритель, а современный реактор, но один, современный ускоритель, но один, который выстроен как система коллективного пользования с единой постановкой задач.

Здесь, конечно, этапы очень условно сделаны, поскольку мы считаем, что сначала надо пройти организационный этап, и тогда мы сможем в рамках соответствующей рабочей группы быстро положить проект, как он будет выглядеть дальше. Это, собственно, та самая федеральная целевая программа «Энерготехнологии нового поколения», о которой Вы уже сказали, она согласована, внесена в Правительство, в ближайшее время ожидаем распоряжения об утверждении. 128 миллиардов, о которых Вы сказали. Но хочу сразу сказать, что, конечно, это программа, позволяющая стартовать, но не позволяющая долгосрочно развивать, потому что она, в конечном счёте, конечно, прикладная. Примерно 75 процентов затрат по этой программе идёт именно на быстрые реакторы и топливный цикл к ним, а всё остальное – только в поддерживающем режиме, поэтому, конечно, на это потребуются дополнительные деньги. Но за счёт этой программы мы в состоянии стартовать, пройти ключевые развилки для того, чтобы понимать осознанно, куда и во что надо вкладывать деньги, с тем чтобы они не были потрачены впустую.

И в заключение буквально несколько слов о дополнительных проектах, которые не попали в наши приоритеты, хотя, в общем, имеют и заделы, имеют и конкурентоспособность, и имеют очень хорошие перспективы для России. Это просто проекты, которые на стыке с другими рабочими группами.

В первую очередь, это энергетические установки – транспортные, космические, это, конечно, мы будем делать вместе с рабочей группой космоса, поскольку освоение космоса без ядерных энергетических установок просто невозможно. Но мы понимаем, что мы здесь исполнители, заказчиком выступает группа космоса, и мы готовы под эту задачу работать. Сюда же будут отнесены транспортные энергетические установки – это и военные задачи подводных лодок, но и это и задачи с учётом станций малой мощности, плавучие станции первые, которые мы строим. Здесь довольно большой комплекс вопросов.

Второе – это изотопы и радиофармпрепараты. Это технологическая база для ядерной медицины. Мы пока не рассматривали этот проект у себя, поскольку считаем, что он на стыке у нас с медицинской группой. Но потенциал здесь огромный. Могу просто сказать, что сегодня мы по отдельным изотопам имеем от 50 до 100 процентов мирового рынка, но при этом, если, например, посмотреть на диагностику, которая производится с помощью этих изотопов, то у нас порядковые, если не двухпорядковые, отличия. А по количеству установок, например, с использованием этих изотопов – в Соединённых Штатах 9 тысяч гамма-камер, у нас – 150. При этом это всё за счёт изотопов, а иногда интеллектуального потенциала Российской Федерации.

Следующее направление – это радиационные источники излучения. Мы их отделили, поскольку кроме медицинского использования у изотопов и различных радиационных источников есть ещё целый ряд важных направлений. В первую очередь это стерилизация в сельском хозяйстве. В большинстве стран мира сегодня более 50 процентов сельхозпродукции стерилизуются способом радиоактивного излучения изотопов. У нас процент бессмысленно считать, он исчезающе мал, в пределах погрешности. И то же самое касается неразрушающего контроля, систем безопасности, диагностики.

Ну и завершающая часть – это проект по суперкомпьютерам, о котором будут говорить коллеги в следующем докладе.

Но мы понимаем, что все эти проекты действительно вписываются в логику, о которой Вы сказали, что атомная отрасль как в первом ядерном проекте, когда создавался ядерно-оружейный комплекс России, выполняла задачу локомотива для других отраслей, мы понимаем, что эта задача стоит перед нами и сейчас, и готовы поставленную задачу выполнять.

Спасибо.

Комментарий к докладу С.В. Кириенко

на президентской Комиссии по модернизации России.

И.Н. Острецов

Ядерная энергетика в XXI веке должна быть

избавлена от обогащённого урана и плутония.

В.В. Путин (сессия тысячелетия ООН).

…нам надо бы научиться сжигать 238-й изотоп урана,

и тогда мы получаем доступ к совершенно большим запасам топлива.

С.В. Кириенко (комментируемый доклад).

Энергетика лежит в основе всякой деятельности человечества, поскольку удовлетворяет ключевые первичные потребности человека тепло и свет, и ключевую потребность любого производства – энергию. Искусственное торможение развития энергетики представляет собой социосистемный риск, реализация которого приведет к катастрофе.

Потребление электроэнергии всей человеческой цивилизацией в 2005 году составило 18138,3 ТВт*час, что соответствует мощности её производства примерно в 2 ТВт. На душу населения планеты (общая численность равна примерно 6,5 млрд. человек), таким образом, приходится около 0,3 КВт. В современном мире цивилизационный минимум, при котором резко сокращается детская смертность и увеличивается продолжительность жизни до 70-80 лет, составляет около 2 КВт на человека. Т.е. современный уровень энергопроизводства «недобирает» в 6 раз. Возможно, в разумно устроенном мире эта цифра будет заметно ниже. Тем не менее, поскольку ООН прогнозирует увеличение численности населения планеты к середине века до 10 млрд. человек, то речь идёт о весьма существенном увеличении производства энергии (вплоть до десяти раз).

            Опыт прошлого ясно указывает на приоритетный рост энергопотребления. С.В. Кириенко в своём докладе приводит такие факты:

            «С 1900 года по 2008 год население выросло в четыре раза, при этом потребление всех типов энергоресурсов – в 17 раз, а потребление электроэнергии – ещё в два раза более быстрыми темпами». «Даже если к 30-му году Индия и Китай будут иметь половину душевого потребления от сегодняшнего американского, одно это означает удвоение потребления энергоресурсов в мире. И самый максимальный рост энергосбережения может только чуть сдерживать эти темпы, но изменить их не в состоянии». Поэтому: «Это говорит о том, что сегодня доступ к дешёвым и надёжным источникам энергии является ключевым вопросом жизнедеятельности и безопасности любой страны». Особую остроту проблема приобретает в связи с крайней неравномерностью распределения средне-душевого энергообеспечения населения Земли. Это обстоятельство обостряет социальные конфликты и в значительной степени «подпитывает» международный терроризм.

            Если реально смотреть на ситуацию, то при современных социальной организации общества и энергетических технологиях проблема не может быть решена.

США и ведущие международные организации в настоящее время однозначно полагают, что на ближайшие полвека главным видом топлива останутся углеводороды.

США, которые являются абсолютным лидером по потреблению энергии (около 40% мирового потребления), в настоящее время сделали ставку на то, чтобы решать энергетическую проблему на 20–30 ближайших лет за счёт захвата углеводородных ресурсов Ближнего и Среднего Востока от Каспия до Персидского залива.

Одновременно с надвигающейся мировой энергонедостаточностью Россия и мир будут вынуждены иметь дело с продолжающимся и нарастающим экологическим кризисом. Согласно единодушным прогнозам специалистов, рост населения в условиях недостатка энергии приведёт к резкому снижению уровня обеспечения элементарных потребностей жизни и к одновременно резко усиливающемуся загрязнению окружающей среды, которое при этом будет сопровождаться естественным ростом индустриального загрязнения биосферы в развитых странах по причине использования в качестве основного источника энергии углеводородов.

Даже при условии благополучия «развитых» стран, «давление» нищеты и безысходности со стороны «неразвитых» стран на «развитые» уже сегодня становится разрушительным. Во время посещения нами США мы часто слышали, что Китаю и США вместе на этой планете места нет. Действительно, душевое потребление энергии в США составляет около 20 тонн условного топлива, а в Китае немногим более одной тонны. И это есть основная проблема современности, которая предопределяет жёсткое противостояние этих стран в ближайшей перспективе. Поражение США предопределено, но произойти это может либо в результате экономических действий, либо в результате актов государственного ядерного терроризма.

В случае пассивного поведения России её судьба весьма печальна в силу двух обстоятельств. Первое. Ликвидация США, как основного потребителя углеводородов, приведёт к резкому падению цен на энергоносители (в этом крайне заинтересован Китай в целях ориентации своего производства в основном на внутренний, практически неограниченный рынок) и ликвидации доллара в качестве основной резервной валюты. Валютные резервы и поступления валюты от продажи энергоносителей для России останутся в прошлом. Второе. В этом случае весьма вероятен сценарий отделения от России «Сибирской Республики», способной обеспечить себя при любых ценах на энергоносители и гарантировать поставки в Китай энергоносителей и других ресурсов. Сепаратистские настроения в Сибири уже начали проявляться. В этом случае судьба Европейской части России и Европы будет весьма печальной. Диктат Китая будет гораздо более жёстким, чем диктат США. Сценарий с отделением Сибири смог бы найти поддержку Китая, если бы Россия не обладала технологиями, которые обеспечат выживание человечества в XXI веке. При встречах с китайцами мы всегда говорим: «Удавите, удавите всех. Мы в этом никогда не сомневались. Сейчас многие тоже стали понимать это. Но к середине века, когда сожжёте органику, будете погибать в одиночестве». При современном уровне развития Китай уже не успеет создать самостоятельно «технологии выживания» к середине XXI века. И только в этом заключается шанс спасения всей человеческой цивилизации во главе с Россией.

            Сегодня в основном рассматриваются следующие сценарии развития в будущем:

            1. «Энергосберегающее будущее». Инерционный сценарий. Будущее совпадает с Неизбежным. Политическая воля на резкое изменение ситуации отсутствует. Политика энергосбережения продолжается до полного краха существующей социальной системы. По факту это политика современной элиты, делающей ставку на «всесилие» США, способных удержать ситуацию под контролем.

            2. Ставка на уголь. В этом случае уголь вытесняет нефть и газ из местной и базовой генерации, оставив их, скорее, топливными, нежели энергетическими ресурсами. Данный сценарий подразумевает политическую волю, поскольку предусматривает отказ от пенсионной системы и системы социального страхования, общее, но контролируемое, снижение уровня жизни в развитых странах, расширение «золотого миллиарда» с одновременным сокращением его привилегий. В сущности, это сценарий контролируемого отступления цивилизации.

            Альтернативные источники в серьёзный анализ, как правило, «не допускаются» по следующим причинам:

1. К недостаткам ветроэнергетики следует отнести низкую плотность энергии ветрового потока, не превышающей 500 Вт/кв.метр. Такая низкая плотность энергии приводит к большим отчуждаемым площадям. Для выработки ГВт электроэнергии необходимо занять ветряками 70 квадратных километров земной поверхности. Число часов работы сетевых ВЭУ в год, приведенное к номинальной мощности, 2500–3000 ч/год, что соответствует КИУМу около 30%.

2. Плотность потока солнечного излучения на поверхности земли в полдень ясного дня составляет всего около 1 КВт/кв.метр, а ее среднегодовое значение с учетом сезонных и погодных колебаний для самых солнечных районов земного шара не превышает 250 Вт/кв.метр (для средней полосы России 120 Вт/кв.метр). Солнечная энергия остается весьма дорогой: стоимость генерации соответствует 15–20 евроцентов на киловаттчас.

Поэтому больше нескольких процентов даже при современном уровне энергопотребления альтернативным источникам не отводят.

            Есть и третий сценарий: «Атомный прорыв». Как следует из названия, это прорывной сценарий. Создается современная технологическая платформа, как системный интегратор всей энергетики. Сценарий требует ясной политической воли на государственном уровне, на уровне Академии Наук и сообщества ученых.

            В этом сценарии доля ядерной энергетики в общемировом энергетическом балансе должна будет достигнуть 60-80% против современных 5-6%. Это означает строительство нескольких десятков тысяч атомных блоков (с учетом рост энергопроизводства в перспективе) вместо имеющихся сегодня примерно 450.

Современная атомная энергетика полностью работает на изотопе урана-235. Его всего 0,7% в природном уране, в основном состоящем из изотопа урана-238, который в используемых сегодня реакторах на тепловых нейтронах не «горит».

  Многие специалисты уже давно указывали на неизбежный дефицит урана-235 в случае широкого развития атомной энергетики. В частности, в 2008 году Швейцарский ученый-физик Микаэль Диттмар провел масштабное исследование и установил, что в ближайшие несколько лет мировая энергетика может столкнуться с дефицитом урана-235.

Прямым подтверждением этого является то, что практически ни одна из развитых стран запада не строит ядерных реакторов, использующих этот изотоп урана. Большое количество реакторов, работающих на западе, к 2013 году выработают свой ресурс и будут выводиться из эксплуатации. Так США заказали строительство последней АЭС в 1968 году. Поэтому западные страны выйдут из этой ситуации с минимальными потерями.

Российская программа, наоборот, ориентирована на масштабное строительство АЭС с реакторами ВВЭР-1000, использующих в качестве топлива уран-235. Данное направление с подачи «Росатома» было провозглашено в докладе Президента в качестве основного направления развития атомной энергетики в России на ближайшую перспективу.

Именно поэтому «прорывной сценарий» С.В. Кириенко связывает с реакторами на «быстрых нейтронах»: «Исходя из этого, следующим шагом является быстрая энергетика, атомная энергетика, энергетика на быстрых нейтронах. На первом заседании комиссии, Дмитрий Анатольевич, Вы поставили задачу: в качестве приоритетов надо брать только те направления деятельности, в которых у нас есть задел. Здесь у нас уникальный задел, лучший в мире, поскольку в России действует сегодня единственный в мире коммерческий реактор на быстрых нейтронах, это БН-600 на Белоярской атомной станции, под Екатеринбургом, опыт БН-350. Эти реакторные установки отработали более 140 реакторо-лет, причём очень успешно, и у нас уникальный опыт работы на них».

            Это высказывание С.В. Кириенко следует проанализировать с точки зрения возможности создания широкомасштабной ядерной энергетики для всех стран в первой половине XXI века и решения проблемы нераспространения ядерного оружия. В.В. Путин неоднократно в своих выступлениях указывал, что «к ядерной энергетике в XXI веке должны иметь доступ все страны без какой-либо дискриминации». Кроме того, необходимо упомянуть и вопрос об «имеющимся заделе» по различным направлениям развития ядерной энергетики, поскольку на это вопрос указал Президент.

Современная энергетическая программа России.

Для России как северной страны невозможно полагаться на развитие так называемой «альтернативной энергетики» на возобновляемых энергоресурсах (ветер, солнце, биомасса, геотермальная и др.). Почти тридцатилетний опыт развитых стран мира по использованию и форсированному развитию данных видов производства энергии однозначно показал, что за их счёт невозможно обеспечивать базовые потребности в энергии даже в условиях тёплого климата.

Также важно осознать, что в настоящее время Россия не является энергетической супердержавой. Существующий в настоящее время экспорт углеводородов не восстанавливает международного статуса России и не заменяет собой наукоёмкий советский ВПК. Ставка, прежде всего, на углеводородное сырьё в ближайшие десятилетия является для страны абсолютно неперспективной и однозначно проигрышной. Технологии типа нано или программного обеспечения не гарантируют стабильности страны. Примером этого являются США, в которых данные технологии развиты наиболее сильно. Однако это не спасает их от финансовых и геополитических проблем. Ключевыми сегодня являются только энергетические технологии, обеспечивающие выживания человечества. Страна-создатель таких технологий будет лидером человечества.

Очевидно, что для России и мира на ближайшие десятилетия подлинной альтернативой углеводородной энергетике является только ядерная энергетика.

1. Решение данной задачи в нашей стране связывается с переходом к середине века всей мировой атомной энергетики на замкнутый ядерный топливный цикл (так называемый уран–плутониевый, а в будущем и ториевый, цикл) на базе реакторов-размножителей на быстрых нейтронах (бридерах), когда извлечённые из отработанного ядерного топлива (ОЯТ) уран и плутоний повторно используются в качестве нового ядерного топлива. Ядерные реакторы-размножители, по замыслу их разработчиков, способны включить в топливный цикл уран-238, запасы которого в 140 раз превосходят запасы уран-235. В реакторах-размножителях уран-238 превращается в плутоний-239, также являющийся ядерным топливом.

При этом принимается, что организация перехода к замкнутому ядерному топливному циклу, наряду с использованием быстрых реакторов, позволит уйти от критической недостаточности ресурсной базы ядерной энергетики («природно–урановой зависимости»), построить расширенное воспроизводство ядерной энергии, в частности, использование гигантского количества уже накопленного сырьевого материала уран-238 и плутония.

Хотя идея бридеров (реактор - размножитель делящихся изотопов) была предложена Лео Сцилардом в 1943 году, первый экспериментальный бридер, тепловой мощностью 0,2 МВт был введен в действие 20 декабря 1951 года в Айдахо, США. В СССР похожий реактор – четырьмя годами позже - в г. Обнинске. Сегодня идея реакторов на быстрых нейтронах однозначно связывается только с расширенным воспроизводством ядерного топлива.

В 1956 г. консорциум компаний США начал сооружение 65 МВт бридера "Ферми-1". После его пуска в 1966 г. из-за блокады в натриевом контуре произошло расплавление активной зоны. Реактор демонтирован. Больше США к идее бридеров не возвращались.

Германия построила бридер в 1974 г. и закрыла в 1994 г. Промышленный бридер, SNR-2, сооружение которого началось еще в начале 70-х годов, завершила его строительство в конце 90-х годов, но в эксплуатацию так и не ввела из-за неконкурентноспособности и нерешенности проблемы ОЯТ.

Франция в 1973 г. ввела в эксплуатацию бридер "PHENIX", а в 1985 г. промышленный "SUPERPHENIX", стоимостью 5 млрд. USD (по ценам на время строительства). В настоящее время их работа прекращена.

Япония в 1977 г. построила опытный бридер "Дзее", на работу которого до сих пор не получена лицензия. Большой промышленный бридер "Мондзю", введенный в эксплуатацию в 1994 году, в декабре 1995 г. закрыт после пожара из-за утечки теплоносителя (натрия).

Причины того, что во всех странах отказались от идеи бридеров заключаются в следующем:

            Проблемы БР связаны с гораздо большими технологическими сложностями, большими проблемами с ОЯТ, с проблемами нераспространения. Сегодня даже не обсуждается вопрос о строительстве бридеров в третьих странах, поскольку на каждом бридере должно существовать радиохимическое производство для выделения наработанного плутония. Причём в этом производстве на каждые миллион киловатт электрической мощности будет циркулировать более двадцати тонн плутония, а бомбу можно сделать из 6 кг. В промышленно развитых странах вопрос строительства бридеров даже не обсуждается. Во время посещения нами США и Китая специалисты этих стран просто смеются: «Заявляете об избавлении всего мира от плутония, а сами строите плутониевые бридеры! Раз нет дискриминации в доступе к вашей ядерной энергетике, то, может быть, построите плутониевый бридер в Иране и Северной Корее?». Этот вопрос надо задать С.В. Кириенко.

Идея, лежащая в основе создания бридеров, а именно получение электроэнергии и воспроизводство делящегося материала, сводится на нет тем обстоятельством, что среди физических процессов, реализуемых в реакторах на быстрых нейтронах, существует лишь один процесс, который в состоянии погасить цепную реакцию в экстремальных аварийных условиях, а именно доплеровский эффект, приводящий к резкому увеличению захвата нейтронов сырьевым материалом (уран-238) при росте температуры. Доплеровский эффект обеспечивает эффективную мгновенную отрицательную обратную связь в случае разгона реактора. Стабильная работа бридера возможна, когда в спектре нейтронов в значительном количестве присутствуют низкоэнергетичные нейтроны с энергией 0,1 – 10 кэВ, т.е. спектр нейтронов мягкий. Однако в этой области энергий нейтронов коэффициент воспроизводства не велик, а с учетом потерь при выгрузке, переработке и т.д. эффективности воспроизводства ожидать не приходится. Коэффициент воспроизводства тем больше, чем жестче рабочий спектр нейтронов, но тогда в обеспечение безопасной работы реактора работает лишь инерционная механическая система управления и защиты (СУЗ). Сегодня основным топливом бридеров являются окисиды урана и плутония, потому что они дают более мягкий спектр нейтронов. UC - PuC, UN - PuN имеют более жесткий спектр нейтронов из-за того, что на один атом нуклида приходится один атом замедлителя, однако технологически эти виды топлива практически не проработаны.

Коэффициент воспроизводства в проектах бридеров (Кв) принимается равным 1.3, то есть при «сжигании» в активной зоне реактора 1 кг плутония-239 или уран-235 в плутоний-239 превращается 1.3 кг. уран-238. За топливную кампанию (время, которое топливо находится в активной зоне реактора), выгорает около 20% загруженного топлива. Это максимальная величина, так как при выгорании топлива происходит изменение физико-химических свойств тепловыделяющих элементов и их деформация. Кроме того, как уже говорилось, в топливной композиции накапливаются продукты деления ядерного топлива, которые поглощают нейтроны и уменьшают коэффициент воспроизводства. Ядерное топливо из активной зоны бридеров нужно периодически выгружать, транспортировать на радиохимический завод, очищать от продуктов деления и вновь возвращать в реактор. То же самое нужно проделывать и с загруженным в реактор уран-238 – периодически возить на радиохимический завод для извлечения из него накопившегося Pu и для очистки от продуктов деления. Предположим, в центральную зону бридера загружено 100 кг плутония-239 а в периферийную зону загружен уран-238. После окончания компании в центральной зоне выгорит 20 кг загруженного плутония-239, а в периферийной зоне наработается 20×1.3 = 26 кг нового плутония. После выгрузки топливных сборок из реактора и выдержки в бассейне-охладителе топливные сборки доставляются на радиохимический завод. Топливо из центральной части реактора очищаются от продуктов деления. Из периферийных (урановых) топливных сборок извлекается наработанный плутоний. Из 26 кг наработанного плутония более 20 кг. пойдут на восполнение выгоревшего плутония-239 в центральной части реактора, и менее 6 кг плутония можно использовать для загрузки в новый бридер. Итак, за компанию (без учета потерь топлива при переработке) накапливается менее 6 кг плутония. Для запуска же нового бридера такой же мощности при трехгодичном (теоретически минимальном) топливном цикле требуется 100:6х3=50 лет. На самом деле гораздо больше при учёте наработкт плутония-240. В обычной практике обычно используется реакторное время удвоения. Примерно 16 лет (100:6=16 лет). Однако реальным временем удвоение является так называемое системное время удвоение, учитывающее все процедуры с урановым топливом вне реактора. Оно равно минимум 50 годам. Таким образом, запуск второго бридера при самых благоприятных условиях (и без учёта влияния чётных изотопов плутония) возможен только через 50 лет после начала работы первого! При таком темпе наработки нового плутония-239 каждые 50 лет происходит удвоение мощности бридеров. Если в 2010 году ввести в эксплуатацию первый реактор мощностью 1000000 кВт, то суммарная мощность бридеров 2000000 кВт будет достигнута только в 2060 году, а мощность 4000000 кВт – в 2110 году. Конечно, приведенные расчеты весьма приблизительны, в действительности возможны отклонения от полученных значений, но общая картина понятна – в XXI веке создать крупномасштабную энергетику на базе бридеров не получится. По имеющейся у нас информации специалисты Курчатовского института в ответ на запрос Администрации Президента в целом подтвердили справедливость данных оценок.

Человеку, не знакомому с тонкостями ядерной энергетики не понятно, почему же мир до сих пор не перешел на этот чудесный источник энергии, на который делает ставку наша ядерная доктрина.

В развитых странах с самого начала все проекты бридеров делались с плутониевым топливом. Это Феникс (73 г.) и Суперфеникс (85 г.) во Франции; PFR (74 г.) и CDFR (90 г.) в Англии; SNR-300 (90 г.) в ФРГ; MONJU (87 г.) в Японии и CRBRP (88г.) в США. Сегодня все эти реакторы закрыты. Скорее всего, причины этого близки к перечисленным выше.

Самым удивительным является то, что все бридеры, построенные у нас в стране работают только на уране. Уже около тридцати лет на Белоярской АЭС работает реактор на быстрых нейтронах БН-600 (Белоярская АЭС, Россия). Облик бридеров, основные принципы конструирования, физические процессы, определяющие работу реактора, топливо, теплоноситель и др. составляющие проектов БР были полностью определены и экспериментально подтверждены к концу 80-х годов. БН-600 - это уникальная машина, потребовавшая при создании огромных денежных средств и труда большого количества высококвалифицированных специалистов. Но он не является реактором с замкнутым циклом по плутонию-239 и не может нарабатывать топливо в режиме расширенного воспроизводства. Вся программа бридеров развивается уже около 60 лет. Казалось бы, что при том, что демонстрация процесса расширенного производства делящегося вещества является основной в проблеме бридеров, надо было бы за это время продемонстрировать хотя бы принципиальную возможность решения этой проблемы. Но, по факту, в ответе ноль. Только разговоры о самой передовой технологии, которую во всех других странах закрыли.

Таким образом, по факту сегодня с уверенностью можно утверждать, что промышленного освоения БР, как во всём мире, так и у нас в стране, не будет. И совсем не по причине уникальности, дороговизны и многочисленных трудностей, возникающих в процессе создания и эксплуатации.

  Работы по термоядерным реакторам являются настолько рискованными с точки зрения получения положительного результата, что мировое сообщество приняло совершенно правильное решение разделить риски выполнения данной работы между всеми технологически развитыми странами. Вероятность получения положительного результата, как минимум, в этом столетии практически равна нулю. К тому же, Россия является одним из наиболее активных и эффективных участников этих работ. Предложение о создании своей собственной термоядерной программы в таких условиях является полным абсурдом.

            Подводя итог оценки официальной ядерной программы России, приведём цитату из работы Диттмара.

            Michael Dittmar (ETH Zurich), (Submitted on 13 Nov. 2009)

            The accumulated knowledge and the prospects for commercial energy production from fission breeder and fusion reactors are analyzed in this report.

            The publicly available data from past experimental breeder reactors indicate that a large number of unsolved technological problems exist and that the amount of "created" fissile material, either from the U238 --> Pu239 or from the Th232 --> U233 cycle, is still far below the breeder requirements and optimistic theoretical expectations. Thus huge efforts, including many basic research questions with an uncertain outcome, are needed before a large commercial breeder prototype can be designed. Even if such efforts are undertaken by the technologically most advanced countries, it will take several decades before such a prototype can be constructed.

            We conclude therefore, that ideas about near-future commercial fission breeder reactors are nothing but wishful thinking. We further conclude that, no matter how far into the future we may look, nuclear fusion as an energy source is even less probable than large-scale breeder reactors, for the accumulated knowledge on this subject is already sufficient to say that commercial fusion power will never become a reality. (Следовательно, мы заключаем, что идея о близкой коммерческой реализации бридеров, основанных на реакции деления, является не более, чем «хотелками».       Далее мы заключаем, что, независимо от того, насколько вперёд мы заглянем, энергетика, основанная на реакции синтеза является ещё менее вероятной, чем широкомасштабная энергетика на бридерах, более того можно утверждать, что коммерческая термоядерная энергетика никогда не будет реальностью).

            В свете сказанного ядерные релятивистские технологии (ЯРТ) сегодня, безусловно, являются наиболее продвинутыми по сравнению со всеми другими ядерными технологиями.

            Мы говорим об этом в нашей стране пятнадцать лет.

Фундаментальная программа научно-технологического развития России и мира в XXI веке.

            Основной программой научно-технологического развития России и мира в XXI веке будут ядерные релятивистские технологии (ЯРТ) и ускорителестроение, в качестве инструмента их реализации, и ядерно-космические технологии. В данных технологиях Россия является абсолютным лидером в мире. Именно это и только это обстоятельство является гарантией сохранения человеческой цивилизации от катастрофических угроз текущего века.

            1. ЯРТ энергетика полностью соответствует фундаментальному энергетическому тезису, озвученному В.В. Путиным на саммите тысячелетия ООН, поскольку в ЯРТ реакторах используются уран-238 и торий, которые непосредственно делятся высокоэнергетическими нейтронами.

Ядерные релятивистские технологии используют в качестве топлива в ядерных реакторах уран-238, торий и, вообще говоря, любые ядра актиноидной группы. ОЯТ и большинство РАО в своём составе содержат от 95% до 97% материалов актиноидной группы, в первую очередь, уран-238. Поэтому, по крайней мере, на первом этапе развития ЯРТ реакторов ОЯТ, РАО и отвальный уран будут наиболее дешёвым («готовым-отложенным») топливом для ЯРТ реакторов. ЯРТ реакторы будут не только производителями энергии, но и трансмутаторами огромного количества накопленных в мире радиоактивных отходов атомной промышленности. В силу сказанного задача переработки ОЯТ и РАО вполне может послужить первым этапом создания ЯРТ энергетики.

            Для реализации ЯР технологий нужны релятивистские протоны, т.е. протоны с энергией больше 1 ГэВ, поскольку в области более низких энергий протонов становятся существенными ионизационные потери энергии протонов в веществе мишени, а это приводит к снижению эффективности процессов взаимодействия протонов с ядрами мишени. Наиболее эффективной энергией с различных точек зрения будет, по-видимому, энергия протонов в области 10 ГэВ. Возможное требование к величине энергии протонов более 10 ГэВ будет определяться максимально большим током ускорителя и требованием к мощности блока АЭС. Эффективность взаимодействия протонов, например, с энергией в 10 ГэВ с актиноидной мишенью может быть продемонстрирована с помощью следующих рассуждений. Выход нейтронов из ядра при одночастичном (не групповом) взаимодействии внутри ядра налетевшего на ядро релятивистского протона с ядерными протонами и нейтронами просто пропорционален отношению числа нейтронов и протонов в ядре. Поскольку энергия в этом процессе сохраняется, то нейтроны унесут с собой энергию, равную примерно 2/3 энергии налетевшего протона, т.е. примерно 6,6 ГэВ. В области энергий 10 ГэВ становятся существенными процессы образования мезонов при нуклонных столкновениях. Но этот процесс сильно не повлияет на величину и энергию нейтронной компоненты, покинувшей ядро, поскольку времена жизни мезонов существенно больше времени нуклонных взаимодействий внутри ядра и, кроме того, 2/3 мезонных столкновений (заряженных мезонов) с нуклонами внутри ядра снова приводят к образованию нейтронов. Поэтому энергия нейтронной компоненты в ядерном каскаде будет сохраняться. Ядерный каскад в актиноидной мишени развивается примерно до энергий нуклонов в 30 МэВ. Поэтому в конце каскада из первичной энергии нейтронов 6,6 ГэВ образуется примерно 220 нейтронов с энергией в 30 МэВ. Выделение энергии за счёт деления ядер мишени каскадными нейтронами и протонами мы для простоты рассуждений не учитываем. После энергии 30 МэВ в каскаде превалируют процессы делении (примерно 90-95%). Деление актиноидного ядра нейтроном с энергией 30 МэВ приводит к образованию осколков и не двух, как для «тепловых» нейтронов, а примерно 5 нейтронов со средней энергией 6 МэВ. Т.е. после этой стадии первичный протон произведёт уже 1100 нейтронов. Каждый нейтрон, имеющий энергию 6 МэВ произведёт 4 нейтрона с энергией 1,5 МэВ. После этого мы получим обычный «спектр деления» нейтронов (хотя реально он будет более жёстким). Усиление на спектре деления, как известно, составляет примерно 2 за счёт размножения в 3-х поколениях нейтронов с энергией больше 1 МэВ. Таким образом, выделение энергии в мишени составит примерно 1100х3х2х0,2 ГэВ=1320 ГэВ. Поскольку первичный протон принёс в мишень 10 ГэВ энергии, то коэффициент усиления в системе составит 132 раза. Далее можно показать, что при к.п.д. ускорителя равном 70% и к.п.д. тепловой схемы АЭС 30% данная схема даёт положительный выход при коэффициенте усиления мощности пучка протонов в мишени равном 5, а при к.п.д. тепловой схемы АЭС 50% - при 3-х.

            Трансмутация в ЯРТ реакторах опасных изотопов эффективна в связи с тем, что ЯРТ реактор имеет жёсткий спектр нейтронов. Его рабочий диапазон выше энергии в 1 МэВ. В таком спектре доминируют следующие процессы:

            а. Выход нейтронов деления при росте энергии делящего нейтрона тем выше, чем выше энергия нейтрона, инициирующего деление. Так, если при спектре деления тепловыми нейтронами выделяется немногим более 2-х нейтронов, то при энергии 20-30 МэВ – 5-6 нейтронов. В силу этого деление ядер высокоэнергетическими нейтронами приводит к образованию осколков, которые являются «более нейтронно-дефицитными» по отношению к осколкам, полученным в результате деления ядер «тепловыми» нейтронами. Так, например, вместо стронция-90 образуется короткоживущий стронций-88. Время жизни «нейтронно-дефицитных» радиоактивных ядер является коротким по сравнению с «нейтронно-избыточными» ядрами.

            б. Эффективность реакции n – 2n, в результате которой также образуются «нейтронно-дефицитные» ядра, в том числе и ядра радиоактивных осколков, тем выше, чем выше энергия нейтронов. По схеме n – 2n могут трансмутировать любые опасные изотопы РАО и ОЯТ.

            в. Спектр осколков деления в области больших энергий становится не «двугорбым», а симметричным. В области массовых чисел, соответствующих максимуму этого спектра отсутствуют долгоживущие радиоактивные изотопы.

            г. В области энергий нейтронов выше 1 МэВ все сечения деления ядер актиноидной группы равны примерно поперечному сечению их ядер. Поэтому самые опасные продукты ОЯТ – долгоживущие, радиоактивные актиноиды будут «гореть» в ЯРТ реакторах, так же, как и основное топливо ЯРТ реакторов. Таким образом, в ЯРТ реакторах будет естественным образом ликвидироваться самая продолжительная и опасная компонента ОЯТ и РАО – актиноидная активность.

            д. И, как было уже сказано, ЯРТ реакторы по мере их внедрения начнут разрешать «неразрешимую» сегодня задачу ликвидации ОЯТ и РАО.

            Сегодня трансмутация ОЯТ и РАО с помощью ускорителей является магистральным направлением, реализация которого определит перспективность развития ядерной энергетики в мире. Так США связывают возможность дальнейшего развития ядерной энергетики на своей территории исключительно с реализацией программы ATW (трансмутация радиоактивных отходов с помощью ускорителей). Они выделяют на эту программу 30 млрд. долларов до 30-го года. На тот же путь встали и остальные наиболее развитые в технологическом отношении страны, Япония, Германия, Франция. Начинает подобные работы и Китай.

    2. ЯРТ используется в программе «Испектор», физические основы которой разрабатывались по контракту с ЦРУ США в течение 4-х лет при полном попустительстве Совбеза и «Росатома» РФ. Данная технология является технологией двойного назначения, поскольку легко может быть трансформирована в чрезвычайно эффективную программу создания пучкового оружия. Данное направление ЯРТ получило положительное заключение Минобороны, Росатома и Минобра РФ, а также совещания у С.М. Миронова в конце 2008 г. с участием авторов, 12-го ГУ МО РФ и представителей Арзамаса. Такие программы при их передаче другим странам по закону должны проходить экспертизу 12-го института 12 ГУ МО РФ. Совбез и «Росатом» полностью игнорируют это обстоятельство. За время работы по контракту в США передано около 1500 стр. материалов по теоретическому и экспериментальному обоснованию программы. Материалы прошли экспертизу Лос-Аламосской и Брукхэвенской лабораторий США. Цель работы создание мобильного средства контроля на базе самолёта «Руслан» за несанкционированной транспортировкой ядерных материалов в целях предотвращения угрозы государственного ядерного терроризма против США по схеме, предложенной А.Д. Сахаровым в 1961 г. (современное наименование «Тайфун»). На базе темы «Инспектор», с нашей точки зрения, следует создать международную организацию по борьбе с ядерным терроризмом в мире во главе с Президентом Российской Федерации, которая обеспечит, в силу идентичности экспериментов по всем направлениям ЯРТ, финансирование работ по ЯРТ энергетике и другим направлениям ЯР технологий без привлечения финансирования со стороны РФ. В силу того, что инспекция с помощью протонного ускорителя связана с облучением людей, она должна регламентироваться международными соглашениями. Поэтому инспекция ядерных материалов принципиально не может быть ориентирована только на одну страну.

Любая страна, в которую Россия поставит инспекционный комплекс, приобретёт уникальное средство борьбы с военно-морскими силами США, являющимися основой их стратегической мощи. Важно то, что уничтожение любого реактора и, следовательно, его носителя будет внешне восприниматься просто как неспровоцированная авария реактора. При этом Россия предстанет во всём мире, как истинный борец с ядерным терроризмом. США же столкнутся с неразрешимой для себя проблемой обеспечения безопасности своей главной ударной силы и средств давления на «непослушные» страны. Это типичный пример эффективного «не симметричного» ответа на военное усиление США.

            3. Необходимо реанимировать в России работы по ядерно-космическим программам в целях выживания человеческой цивилизации в нашем веке.

            Любая крупная технологическая деятельность на Земле к середине XXI века станет паразитической. Единственным выходом будет промышленно-энергетическая экспансия в космос. Средством освоения космоса является ракетная техника. Однако на химических двигателях никакие крупные задачи в космосе решены быть не могут. Например, вес космического корабля, стартующего на Марс с опорной орбиты вокруг Земли, с целью высадки на Марс двух космонавтов и их возвращения на Землю через три года после старта, составит около двух тысяч тонн. При использовании самого крупного советского носителя Н-1 или американского «Сатурн-5» сборка космического корабля на опорной орбите займёт не менее двух лет. При реализации марсианской экспедиции с помощью ядерного двигателя будет достаточно одного носителя класса "Энергии". Поэтому единственным средством промышленной экспансии человека в космос будет ядерная энергия. Для того чтобы эти работы были технологически готовы к внедрению хотя бы к середине века необходимо немедленно начинать их реализацию. Работы в этом направлении велись только в СССР и США. Технологический уровень советских разработок был по объёму и достигнутым параметрам существенно выше американских.

            Развёртывание практических работ в космосе по добыче полезных ископаемых и созданию энергетических систем будет возможно только с использованием малых планет (Луна, Марс, внешние планеты Солнечной системы, спутников крупных планет) и астероидов. Для их освоения потребуются ядерные двигатели «большой» тяги (порядка нескольких тонн). Работы над такими двигателями велись в шестидеятые-семидесятые годы в СССР (двигатель 11Б97) и США («Pluto» и «Nerva»). Например, использование двигателя «Nerva» на третьей ступени ракеты «Сатурн-5» позволяло увеличить вес полезной нагрузки, доставляемой на Луну с 5 до 40 тонн. Создание же ядерного газо-фазного двигателя схемы «В», разрабатывавшегося в СССР под руководством В.М. Иевлева позволило бы решить практически любые задачи в космосе, включая промышленное освоение крупных планет.

            В открытом космосе при решении промышленно-энергетических задач, таких, например, как транспортировка металлических астероидов из астероидного пояса солнечной системы на орбиту Земли, добыча гелия-3 на внешних планетах Солнечной системы, защита от астероидной опасности и др., необходимо будет использовать электроядерные двигатели. В значительных масштабах эти работы выполнялись только в СССР. Так в 60-70 годы были созданы уникальные плазменные двигатели типа ТСД (торцевые сильноточные двигатели) мощностью до 1,5 МВт. на тягу до нескольких десятков кг. Системы ориентации и коррекции космических аппаратов с длительным временем функционирования были созданы также в СССР на базе электроплазменных двигателей СПД (стационарные плазменные двигатели). Сегодня практически все космические державы используют их на своих аппаратах. Постоянно в космосе функционирует не менее 50 спутников, оснащённых этими двигателями. В связи с тем, что за пределами орбиты Земли солнечное излучение становится достаточно слабым, реальные промышленно-энергетические задачи в космосе могут быть решены исключительно с помощью ядерных энергетических источников.

            Задачи в околоземном пространстве могут быть решены в основном с помощью солнечных батарей, мощность которых сегодня достигает 20 КВт. Это даёт возможность строжайше запретить использование ядерной энергии в околоземном пространстве. Имеется весьма печальный опыт советских и американских ядерных программ в околоземном пространстве. Так в 1964 году американский спутник «Транзит» с радиоизотопным генератором при запуске потерпел аварию и сгорел над Индийским океаном. При этом над океаном было рассеяно более 950 грамм плутония-238. Это больше, чем в результате всех проведённых до того времени ядерных взрывов. Советские установки «Бук» (термоэлектрическое преобразование энергии) и «Топаз» (термоэмиссионное преобразование энергии) имели мощность от 3 до 10 КВт. (в принципе разрабатывались установки с термоэмиссионным преобразованием энергии мощностью до 100 тыс. КВт.). Ими оснащались спутники-шпионы серии «Космос». В 1978 г. спутник «Космос-954» сгорел в атмосфере, загрязнив около 100 тыс. кв. км. территории Канады. То же произошло со спутником «Космос-1402» в 1983 г. над Южной Атлантикой. Особую угрозу нёс американский космический зонд «Кассини», запущенный в 1997 г. и имевший на борту ядерный реактор с 32,7 кг. плутония-238. В августе 1999 г. на пути к Сатурну он пролетел всего в 500 км. от Земли. По оценкам NASA в случае аварии до 5 млрд. человек могли получить радиотаксичное поражение в результате распыления плутониевого ядерного топлива в атмосфере Земли. Наибольшую опасность представляют именно выбросы радиоактивного плутония. Например, всего 450 г. плутония-238 при его равномерном распределении, достаточно, чтобы вызвать рак у всех людей, населяющих Землю. Плутоний-238 и другие чётные изотопы плутония содержатся в отработавшем топливе реакторов на тепловых нейтронах.

            Инцидент с американским спутником USA-193 (в нём находилось до нескольких кг. плутония-238) на 2-3 года создал угрозу скоротечных раковых заболеваний практически на всей территории Земли.

            На орбитах высотой 800-1000 км. в настоящее время находится около 50 объектов с радиоактивными фрагментами. Там же «консервируются» активные зоны ЯЭУ со сроком до 200 лет. Однако в результате столкновений эти сроки могут существенно сократиться.

            В силу сказанного и из-за возможности аварий при выведении космических аппаратов с ядерными установками на борту на орбиту использование плутония в космических программах должно быть строжайше запрещено. В космос допустимо выводить только реакторы с ураном-235, запуск которых возможно осуществлять только после их удаления от Земли на достаточное расстояние. Утилизация ядерных космических установок должна производиться на Солнце. Для этого потребуется суммарный импульс реактивной установки, способный обеспечить приращение скорости до 30 км./сек. Это возможно только при использовании электроядерных систем.

            Выводы:

1.      Использование ядерных энергетических установок в ближнем космосе должно быть запрещено. Все околоземные программы должны выполняться только на солнечных батареях.

2.      Использование плутония в космосе и на Земле должно быть запрещено.

3.      В космос могут выводиться только «холодные» ЯЭУ с ураном-235 в качестве топлива с их включением только после их удаления на расстояния, гарантирующие их невозврат на Землю в случае любой аварии.

4.      В целях сохранения урана-235 для безальтернативного использования в космических промышленно-энергетических программах его применение в наземной энергетике должно быть строжайше запрещено.

5.      Ядерно-энергетические программы на Земле должны реализоваться в рамках ЯРТ энергетики, путём прямого сжигания урана-238 и тория.

6.      Работы по ядерно-космическим программам на базе работ, выполненных в СССР и США, должны быть начаты немедленно с целью обеспечения их промышленного развёртывания к середине XXI века.

7.      Должен быть обеспечен глобальный контроль за ядерными материалами.

Данная стратегия представляется единственно возможной для решения проблем нераспространения ядерного оружия в мире и, в частности, современных проблем Ирана. На предложение Ирана прекратить обогащение урана-235 во всём мире следует ответить: «давайте, в рамках ЯРТ-энергетики», разрабатываемой совместно всем мировым сообществом.

            4. В России необходимо начать фундаментальную программу работ по созданию ускорителя протонов на обратной волне А.С. Богомолова, в качестве единственного и основного инструмента реализации ЯРТ. Сегодня весь мир стремиться к созданию эффективных ускорителей для решения энергетических задач.

            Предложения.

            1. Провести слушания по ЯРТ – энергетике на рабочей группе по атомной энергетике Комиссии Президента по модернизации России.

            2. Создать рабочую группу под патронажем Президента РФ с целью разработки мероприятий по созданию на базе ШОС или БРИК международной организации по борьбе с ядерным терроризмом и разработке основ ЯРТ энергетики.

            3. Определить ускорительный центр в г. Протвино Московской области в качестве основы для работ в рамках ШОС или БРИК по ЯР технологиям.

            4. Несанкционированная передача ЯР и ядерно-космических технологий другим странам должна быть строжайше запрещена.