Вход на сайт

МЕДИАМЕТРИКА

Облако тегов

«Современная ядерная энергетика является продуктом конверсии оборонных проектов»

Аватар пользователя GreenWood

Материал подготовлен на основе радиопередачи «ПостНаука» на радио Говорит Москва. Ведущий — главный редактор проекта «ПостНаука» Ивар Максутов, гость эфира — доктор технических наук, член Международной ядерной академии, директор Международного центра ядерного образования МИФИ, директор Российской ассоциации ядерной науки и образования Виктор Мурогов.

— Давайте начнем с истории атомной энергетики. Сегодня ни у кого не вызывает удивление, что мы используем энергию распада атома в мирных целях, в так называемом мирном атоме, но когда-то лишь задумывалось, что такое возможно, что можно эту энергию использовать. Как это виделось в прошлом? Когда вообще возникает такая идея?

— Если говорить о прошлом, то было все по-разному. Если возьмем самое начало прошлого века, то были провидцы, как наш российский академик Владимир Иванович Вернадский, который уже в 1910 году на заседании Академии наук выступил с докладом об открытии новых ядерных сил, которые в миллионы раз более мощные, чем молекулярные силы, и о том, что наступает золотой век человечества. Правда, связывал он это с радиоактивным распадом радия, потому что ни нейтрон, ни деление атома не были известны. Но уже интуитивно он предвидел это. В 1922 году, когда он создавал Радиевый институт в Санкт-Петербурге, он говорил уже об атомной энергетике, о грядущем золотом веке человечества, когда энергии будет в избытке, проблем с продуктами, здоровьем, медициной не будет. В общем, коммунизм.
В это же время другой представитель России, гуманитарий, поэт науки Андрей Белый предвидел:

«Мир рвался в опытах Кюри
Атомной, лопнувшею бомбой
На электронные струи
Невоплощенной гекатомбой».

Это был 1921 год. То есть он видел другую сторону проблемы, когда человечество получит в руки новую, невиданную по мощности, глобальную технологию и возникнет вопрос, соответствует ли она моральным устоям человечества. Но как я сказал, это все было до открытия в 1932 году нейтрона будущим Нобелевским лауреатом Джеймсом Чедвиком. Нейтрон, не имея заряда, может проникать и вызывать деление тяжелых ядер, таких как уран. После того как в 1938 году было экспериментально открыто деление урана (это сделали будущие Нобелевские лауреаты Отто Ган, сын нашего эмигранта, и Лиза Мейтнер), началось бурное развитие новой науки — физики деления ядер, нейтронной физики, и уже появились первые проекты использования этого эффекта деления (пока только бумажные).

Уже в 1939 году ученые-эмигранты, которые были в Соединенных Штатах, обратились к президенту Рузвельту, используя авторитет Альберта Эйнштейна, с сообщением, что открыты новые ядерные силы и что эти силы могут иметь как мирное, так и военное применение. Что нацисты ведут в Германии уже практические работы, успех которых может создать угрозу США (а нацисты действительно вели работы очень бурно). И если бы не действия союзников, которые уничтожили заводы по тяжелой воде в Норвегии, нацисты могли бы создать ядерную бомбу где-то к 1944 году. Именно поэтому ученые-эмигранты обратились к Рузвельту с предложением срочно начать атомный проект, Манхэттенский проект. Это был 1942 год.

Как вы помните, у нас в это время шла Сталинградская битва, мы были втянуты в войну за выживание государства. Хотя наши ученые, такие как Флеров, писали в письмах с фронта правительству: «Последний раз пишу о необходимости срочно начинать эти работы». Шли донесения разведки. Были получены некоторые данные от пленных офицеров. В итоге было принято решение об организации Лаборатории №2 (ЛИПАН — Лаборатория измерительных приборов АН СССР) — сейчас это Курчатовский институт. Стали собирать ученых, в том числе из Ленинградского Физтеха, стали отзывать ученых с фронта для этих работ. Занимались этим и министр образования Кафтанов, и заместитель председателя Совета министров Первухин, и Молотов. Но это еще не было главным, важнейшим приоритетом для государства.

— Как работал Манхэттенский проект?

Атомная энергетика сегодняФизик-ядерщик Виктор Мурогов о ядерных отходах, реакторах на быстрых нейтронах и аварии на АЭС Фукусима-1

Манхэттенский проект (англ. Manhattan Project) — кодовое название программы США по разработке ядерного оружия, осуществление которой началось 17 сентября 1943 года. Перед этим исследования велись в Урановом комитете (S-1 Uranium Committee, с 1939 года). В проекте принимали участие ученые из Соединенных Штатов Америки, Великобритании, Германии и Канады, такие как Ферми, Сциллард, Теллер и др.

Чтобы сделать атомную бомбу (в принципе надо говорить о ядерной бомбе, ядерном оружии, ядерном реакторе и ядерной станции Nuclear Power Plant (NPP) — на языке оригинала), надо иметь или плутоний — искусственный продукт, который получается из урана-238, — или высокообогащенный уран-235. Два пути. Реакторов не было. Первый в мире уран — графитовый реактор на природном уране — был пущен в декабре 1942 года под руководством Энрико Ферми. Это был прототип будущих реакторов — наработчиков плутония. Без таких реакторов получить значительные количества плутония было невозможно. То есть плутония еще не было.

Началось с обогащения природного урана, а это сложный, энергоемкий и дорогой процесс. Диффузионное обогащение можно представить так: миллионы мембран, через которые проходят в газообразной форме уран-фтор, и поскольку ядра урана-235 примерно на 1% легче, чем ядра урана-238, то после миллиона препятствий чуть-чуть увеличивается содержание урана-235. Практически надо достичь обогащения по урану-235 примерно до 70%, в идеале — 93–95%. Что это такое? Достаточно сказать, что, когда наша страна начала создавать обогатительное производство для создания атомной бомбы, для работы этого обогатительного производства на ночь отключалось электричество на всей европейской части страны. Это можно было позволить только в централизованном государстве. В этом была и ошибка прогнозов американцев, они не предвидели, что страна может так сконцентрировать силы. И только ценой усилий, когда все было поставлено, в общем-то, на карту выживания, это бомба была создана. Но мы забежали вперед.

Проект американский шел быстро, одновременно появились ядерные реакторы (в 1944 году — первый реактор на тяжелой воде), обогатительные заводы и предприятия по переработке облученного топлива и др. — создавалась новая ядерная отрасль. Англия, Франция и Канада участвовали в этом проекте. Советский Союз был изолирован, хотя, благодаря разведке, руководство советского атомного проекта имело информацию о ходе реализации Манхэттенского проекта. Но в июле 1945 года американцы взорвали первую бомбу. Более того, в августе 1945-го США сбросили бомбу на Хиросиму, Нагасаки и, как они говорят, «обеспечили капитуляцию Японии и сберегли своим американским матерям миллион человеческих жизней их сыновей, но уничтожили 240 тысяч японских граждан». Это две стороны одной правды.

И после этого в Советском Союзе проблема создания ядерного оружия была поставлена на практическую ногу. В сентябре 1945 года было создано Первое главное управление (ПГУ-1), во главе которого поставлен Берия как руководитель, объединявший в своих руках сразу три ведомства. Первое — зарубежная разведка, которая была очень ценна, потому что важно было знать направление работ в США. Немцы, например, из-за отсутствия такой информации зашли в тупик. Второе — рабочая сила, миллионы заключенных; третье — возможность привлекать к работе любые предприятия, заводы, институты и любых ученых и специалистов. И была решена проблема подготовки кадров — создана уникальная новаторская система ядерного образования (университетский уровень на инженерной основе). Для работы и преподавания в Московском механическом институте (бывший Институт боеприпасов, будущий МИФИ) привлекались выдающиеся ученые и отбирались лучшие студенты со всей страны.

США пустили первый реактор ядерный в декабре 1942 года, а взорвали первую бомбу в 1945 году. Лаборатория №2 (Институт Курчатова) — запуск реактора в декабре 1946 года, а взрыв бомбы в 1949 году в Семипалатинске. То есть СССР справился за 4 года вместо прогнозируемых американцами 15.

После того как в 1946 году мы пустили первый реактор, началась гонка, которая продолжалась до 1953 года, пока Советский Союз не взорвал первую водородную бомбу — транспортабельную. США взорвали водородную бомбу в 1952 году, но только как установку на земле (более 80 тонн), а благодаря усилиям Харитона, Сахарова, Зельдовича и других мы взорвали реальную транспортабельную бомбу.

И 1953 год стал переломным в том смысле, что американцы выступили с инициативой (президент США Эйзенхауэр выступил в ООН — «Atom for Peace»), которую в конце концов Советский Союз поддержал: «Атом для мира».
В итоге ООН принял решение о создании международного режима ядерного нераспространения и о создании Международного агентства по атомной энергии (МАГАТЭ) для помощи странам в реализации этого режима и контроля над мирным использованием ядерных технологий.

— Какие у нас на данный момент есть основные проблемы с развитием?

— Для начала надо вернуться в 1979 год, когда американцы собрали все страны, развивавшие ядерную энергетику, и предложили пересмотреть стратегию дальнейшего развития, чтобы отказаться от развития быстрых реакторов и замкнутого ядерного топливного цикла, то есть от переработки облученного топлива. Страны (18 стран), обсудив, не согласились. Да, это опасно, но надо искать путь решения проблемы. Быстрые реакторы-бридеры — единственная основа решения проблемы неограниченных запасов для развития ядерной энергетики на основе перевода урана-238 в плутоний в рамках замкнутого топливного цикла. Это же не просто быстрые реакторы: нужно топливо выгрузить из реактора, переработать и вернуть снова — это называется замкнутый топливный цикл. Это стало основой стратегии в первую очередь России (СССР), Франции и Индии. Вот сейчас две страны идут нос к носу — Индия и Россия. И сейчас мы пустили БН-800 на Белоярской АЭС на урановом топливе (так же как в 1980 году в СССР был пущен реактор БН-600), а Индия пускает БН-500 на плутониевом топливе.

На Саммите тысячелетия ООН выступил наш президент с посылом, что ядерная энергетика должна стать основой для стабильного энергетического развития мира. Только ядерная энергетика должна быть без высокообогащенного урана, без свободного плутония. И получается так, что ядерная энергетика без быстрых реакторов — это пшик, в общем-то, так как существующая ядерная энергетика на водо-водяных реакторах (это реакторы типа PWR, BWR, ВВЭР, а они составляют сейчас 85% существующих АЭС и 95% строящихся) использует менее 0,5% запасов природного урана (практически только уран-235), а это в эквиваленте менее половины от запасов нефти. Существующая ядерная энергетика по сути своих основных концептуальных решений развивалась как by product, как побочный продукт оборонных проектов: более тысячи водо-водяных реакторов прототипов современной ядерной энергетики были разработаны и построены для атомных подлодок в США, СССР, Франции и Англии. Другой тип реакторов разрабатывался и создавался для наработки оружейного плутония — это прототипы реакторов РБМК, Магнокс, CANDU и т. п.

Современная ядерная энергетика является продуктом конверсии оборонных проектов. Ведь с быстрыми реакторами получается неограниченный энергетический источник, и человечество решит все свои проблемы. Первый быстрый реактор Clementina был построен в США в 1946 году. Прошло почти 70 лет, но ни одна великая ядерная держава не смогла решить проблему в одиночку. В мире нет ни одного коммерческого быстрого реактора-бридера. Это не только сложно и дорого. Это высшее достижение науки и технологии. Быстрые реакторы с жидкометаллическим охлаждением БН-600 и БН-800 сейчас работают на высокообогащенном уране, не на плутонии, то есть это незамкнутый цикл.

А как же замкнутый цикл? Переработка топлива, мы в СССР (России) ее освоили, а потом долго обсуждали, в том числе в Думе — перерабатывать облученное ядерное топливо или нет. А всего в мире 5 стран могут перерабатывать это топливо. А стоимость переработки около 1000 долларов за килограмм. Это золотой запас для развитых ядерных стран, освоивших переработку на промышленном уровне.

Далее получается так, что будущее ядерной энергетики, соответствующее тем идеям, которые закладывали «Пионеры» (Ферми, Лейпунский и др.), возможно только в случае создания бридеров в замкнутом топливном цикле. Но это, в принципе, лучшие машины для наработки оружейного материала — плутония. И поэтому проблема нераспространения ядерной технологии вышла на первое место.

— То есть, по сути, проблема нераспространения ставит если не крест, то большую проблему для развития подобного рода реакторов?

FAQ: Мирный атом7 фактов об открытии и использовании одного из самых крупных источников энергии

— Проблема нераспространения имеет различные аспекты: можно придумать, как экспериментально реализовали еще в 1968 году на EBR-2 американцы переработку облученного топлива на основе электрохимии и пирометаллургии, когда плутония нет в явном виде. Реактор работает на плутонии, и высокообогащенный уран-235 не нужен. Чем хорош быстрый реактор? Если вы перейдете когда-то целиком на быстрый реактор, вам не нужно добывать уран. У нас накоплено этого урана-238 (отвального) на века — наследство от военного производства. Он преобразуется в плутоний, и плутоний является основой топлива для будущей полномасштабной ядерной энергетики. Значит, от обогащенного урана мы избавляемся. А чтобы свободного плутония не было, не должно быть современной химии выделения оружейного плутония, который выделяется в чистом виде и создает эффект риска. Это первый технический аспект. Второй политический: есть 193 страны, которые добровольно подписали согласие не создавать ядерное оружие (ДНЯО — NPT). Девять стран владеют ядерным оружием, 5 из них официально, и мы туда входим — это великие ядерные державы. И это отдельная тема, что Россия обречена на ядерную энергетику: основа нашей безопасности, нашей державности — ракетно-ядерный щит, как сказано в нашей Военной доктрине. Задумайтесь, половина атомной энергетики находится в пяти странах с ядерным оружием не случайно. Эта очень дорогая и сложная технология должна давать профит для экономики. Кроме того, ядерная медицина должна стать основой здоровья нации, ядерные методы в науке и промышленности, в решении проблем продовольствия. Если она, ядерная технология, этого не дает, то она разорит страну, что и произошло с Советским Союзом.

— Или пока нам проще добывать нефть?

— Это второй вопрос, но оборону кто будет держать и как, например, решить проблему здоровья нации, включая сердечные и раковые заболевания без ядерной медицины?

— Важно сказать про опасности и некоторые сравнения разных типов энергетики, потому что сегодня очень много разговоров про «зеленую» технологию. Многие люди не понимают, что солнечные батареи при всей своей красоте и изяществе на самом деле в производстве очень грязные. Вроде бы это чистая энергия, но для производства этих батарей нужно загрязнить окружающую среду довольно сильно.

— Тут можно ответить кратко, я всегда задаю вопрос: «Хорошо, вам не нравится ядерная энергетика, что вы предлагаете взамен?» Обычный ответ: «Ничего нового, дополнительного не надо». Так вы что, хотите в каменный век? Мы создали промышленную цивилизацию, она требует источник энергии, причем с определенными параметрами. Энергетика должна работать не меньше 60% времени безостановочно, и должна быть определенная плотность энергии. Что такое плотность энергии? Как развивалась энерговооруженность человека: сначала человеческая мускульная сила, затем лошадиная сила, потом паровая машина, двигатель внутреннего сгорания — киловатт с литра, сейчас в ядерном реакторе мегаватты. Что такое солнечная энергия? Это 200 ватт на квадратный метр, это в тысячи раз меньше. Значит, площади должны быть в тысячи раз больше, а установки будут в тысячи раз менее мощные. Тогда у нас, если перевести всех на солнечную и/или ветряную энергию, каждый второй человек должен работать на добыче, перевозке необходимых материалов (в тысячи раз больше), на строительстве и обслуживании огромного числа этих маломощных установок, например ветряных.

Мы строим установку не 2 или 5 мегаватт, как ветряная, а 1500 мегаватт. Это производительность труда, это обслуживающий персонал, это требование промышленности. И коэффициент нагрузки (коэффициент использования мощности) самый высокий у атомных — 90%, у угольных и газопаровых — 60–80%, а солнечная и ветряная — около 20%.
Сейчас в мире строится 70 с лишним реакторов, почти половина из них в Китае. Китай строит вдвое больше, чем имеет, но все равно доля атомной энергетики у них составляет меньше 3%. Почему? Они пускают за два года 7 атомных станций, больше всех в мире, и 100 угольных. Они используют угля больше, чем все страны OЕСD, вместе взятые, — более 2 млрд тонн в год. Больше не могут, они задыхаются. У них нет таких запасов газа и нефти, как у нас. Это мы можем не волноваться, будучи сырьевой энергетической сверхдержавой, но необходимость гарантии безопасности и статуса великой державы, потребность в ядерном оружии требуют, чтобы у нас была ядерная технология, ядерная наука и техника.

— Что все-таки с проблемой утилизации отходов?

— Это важная проблема: если есть быстрые реакторы, они используют 95% этих отходов как топливо.

— До которых нам нужно еще добраться?

— Это замкнутый топливный цикл. Но у замкнутого топливного цикла тоже есть недостаток, так как создается риск распространения. Нужна не только технология, нужна определенная культура. Вопрос такой: какая должна быть ядерная энергетика, чтобы она удовлетворяла всех? Кто имеет право ее развивать? Сейчас 31 промышленно развитая страна использует ядерную энергию, а заявки на развитие ядерной энергетики подали сейчас еще более 20 стран. Они просят МАГАТЭ помочь им строить АЭС. Почему? 40% стран в мире вообще не имеют своих энергоресурсов, они их 100% ввозят, около 100 стран ввозят половину энергоресурсов, а в целом более 160 стран не могут жить без импорта энергоресурсов. Это причина.

В Курчатовском институте, где я главный научный сотрудник, сделали оценку, что будет с балансом энергии в 2050 году. Если мы максимально используем все источники: кизяк, дрова, уголь, нефть, газ, солнце, — у нас появляется 20% дефицита. Что делать дальше: или остаться с дефицитом, или развивать ядерную энергетику.
Ведь доля ядерной энергетики сейчас в общем энергетическом балансе с учетом энергопотребления на транспорт, промышленность и быт снизилась до 5%.

А ожидалось в начале развития — 70 лет назад «пионерами» ядерной энергетики и великими учеными ХХ века, что ядерная энергетика откроет золотой век человечества и она, ядерная технология, может решить эту задачу, но не как побочный продукт оборонной деятельности, а как одна из сверхзадач человеческого разума.

Однако становится очевидно: если будем продолжать развиваться с тем же международным режимом, через 20 лет мы будем иметь 20–25 стран с ядерным оружием. Нет юридически отработанного механизма остановить создание оружия, если какая-либо страна примет политическое решение о выходе из ДНЯО и о создании ядерного оружия (как КНДР, например)
Однако пример такого решение есть — в Советском Союзе оно было. У нас в странах СЭВ был региональный топливный цикл. СССР поставлял реакторы, оборудование и топливо, которое после использования в реакторе забирали назад. Было развитие производства ядерной энергии в Болгарии, Венгрии, Чехии, Словакии, но физически не было предмета распространения «чувствительных» ядерных технологий, оборудования, материалов и знаний.

Общий вывод такой: люди должны изменить менталитет. После более чем 20 веков развития у нас в руках вместо палки бомба, а менталитет остался на уровне, что был до Христа. Как известно, менталитет изменяется в результате воспитания личности, а основой воспитания является образование.

Это понимает мировое сообщество, и это отражено совместным заявлением по вопросам роли образования в области нераспространения и разоружения, которое сделал на заседании Главного комитета итоговой конференции по ДНЯО 11 мая 2010 года Его Превосходительство г-н Акио Суда, Чрезвычайный и Полномочный Посол, Постоянный представитель Японии на Конференции по разоружению от имени 40 стран (в том числе России):

«Образование является императивом для содействия разоружению, нераспространению и, следовательно, для создания мира без ядерного оружия. Образование прививает знания и критическое мышление людям и отдельным личностям. Образование может повысить осведомленность общественности, в особенности будущих поколений, о трагических последствиях применения ядерного оружия. Образование может также подвигнуть людей и отдельных личностей, граждан мира, внести свой вклад в дело разоружения и нераспространения».

Ядерная безопасность и ядерное нераспространение — это главные проблемы полномасштабного ядерного энергетического развития. В то время как проблема ядерной безопасности была полностью осознана мировым сообществом, а культура ядерной безопасности стала нераздельной частью ядерной деятельности — от ядерного образования, развития, строительства до полного захоронения отходов, — ситуация с внедрением культуры нераспространения оказалась более сложной. В то же время это должно стать важнейшей задачей, решение которой определяет будущее развитие полномасштабной ядерной энергетики.

Виктор Муроговдоктор технических наук, профессор НИЯУ (МИФИ-ИАТЭ), главный научный сотрудник НИЦ КИ, член Международной ядерной академии, директор Международного центра ядерного образования МИФИ, директор Российской ассоциации ядерной науки и образованияВсе материалы автора
Фонд поддержки авторов AfterShock

Комментарии

Аватар пользователя DimVad
DimVad(4 года 1 месяц)(12:24:40 / 04-10-2014)

Опять болтовня про "мировое сообщество" и "изменение менталитета"...

Лидеры обсуждений

за 4 часаза суткиза неделю

Лидеры просмотров

за неделюза месяцза год

СМИ

Загрузка...