Ядерная и углеводородная энергетики

2000 год.
Грустное зрелище


2002 год
Тоже невесело


2004 год
Высокие технологии


2005 год.
Начали строить ангары вокруг деревянных складов.


И даже что-то построили


2007 год.
Высокие технологии 2. Рост налицо (к сожалению, из-за криворукости тамошнего въеб-дизигнера полные версии недоступны):




2008 год
Контролируют радиоактивное загрязнение министра природных ресурсов



11 год. Закончено возведение ангаров


Висят камеры


Вход по пропускам


Охрана бдит



12 год
Ангары стоят


Красивые и блестящие.

Сначала немного общих соображений

По всей видимости, автор вполне заслужит звание "Капитана Очевидность", но без этих тезисов смысл статьи может быть не так понятен.

Основной плюс быстрого реактора известен - в нем хорошо "горит" топливо. Причем, не только традиционный U-235, или менее традиционный Pu-239, а и U-238, который не совсем топливо. Более того - даже совсем не подпадающие под понятие "топливо" самые ненавидимые высокоактивные отходы в быстром реакторе тоже горят.

Ситуация, когда используется менее процента энергии топлива, считается ненормальной во всех отраслях энергетики, кроме, как ни странно, самой современной и высокотехнологичной атомной энергетики. Можно ещё этот экстремально низкий коэффициент топливоиспользования умножить на самый низкий в современной энергетике КПД турбинной части. Но это продолжается десятилетиями, и все привыкли и редко обращают на это внимание.

Главное преимущество мирного атома - высокая концентрация энергии. Ядерный реактор - это компактный источник практически неограниченной мощности, а его возможности по производству энергии лимитируются только банальнейшими ограниченными возможностями эту энергию взять и преобразовать.

Главный недостаток сегодняшней атомной энергетики - высокая концентрация энергии (а правильнее - мощности) в активной зоне ядерного реактора, которая требует нагромождения большого количества оборудования по отводу этой самой энергии. Штатного оборудования, если всё идёт хорошо. Резервного, если не всё в порядке со штатным. Аварийного, если не всё хорошо и с резервным, для локализации аварии. И так далее, насколько хватит паранойи.

Обычные размеры активной зоны современного теплового ядерного реактора - диаметр 3,5 метра, высота тоже 3,5-4 метра. По объёму это небольшая комнатка. Эта комнатка выдаёт три с лишним гигаватта тепловой энергии (а может и больше), над использованием которой трудится огромный энергоблок. Размеры активной зоны быстрого реактора - ещё меньше.

Компактность самого реактора для энергоблока совсем не плюс, а скорее, минус, что наглядно показала Фукусима.

Но Фукусима заслуживает отдельного разговора.

Цепь удивительных открытий современности

Открытие первое, проектное

Все знают, что такое землетрясение. И все знают, что такое цунами. И что цунами бывает после землетрясения - тоже знают почти все. Ну, кроме американцев, которые исходный фукусимский проект разрабатывали. У них же всё тайфуны, смерчи да ураганы. Дует, в общем. А волны - это для серферов.

Традиционно система безопасности АЭС расчитывается на комбинацию исходного события и одного дополнительного отказа. Например, землетрясение и потеря внешнего электропитания. А вот то, что землетрясение может вызвать обрыв ЛЭП и потерю электропитания в результате обрыва, а после этого придёт цунами, которое зальёт дизель-генераторы - это разработчики не учли. Иначе дизель-генераторы бы не поставили у самой воды, или уж защитили бы получше.

В общем, то, что землетрясение, отказ электропитания и потеря дизель-генераторов - это одно и то же исходное событие, это самое великое открытие современности.

Открытие второе, естественно-циркуляционное

Преимуществом кипящих реакторов считается повышенная эффективность естественной циркуляции (естественная циркуляция - это когда теплоноситель, нагреваясь в активной зоне реактора и охлаждаясь в теплообменнике, за счёт разности плотностей циркулирует по первому контуру реактора).

При кипении теплоносителя его плотность уменьшается гораздо больше, чем при простом нагревании, поэтому интенсивность циркуляции гораздо выше, чем для для однофазного теплоносителя.

Можно много рассуждать, какую долю от номинала можно снять ЕЦ, в каких условиях, как увеличить этот параметр, но самое главное требование процесса - нагрев в активной зоне и охлаждение в теплообменнике.

С нагревом в активной зоне проблем нет, остаточное энерговыделение довольно долго будет греть, и греть хорошо. А перестанет, так и циркуляция не нужна. А вот с охлаждением хуже. Чтобы теплообменник охлаждал, через него нужно холодный теплоноситель второго контура качать, воду то есть. И качать хорошо, мегаваттными насосами. Иначе не получится.

А в таком случае, какой смысл в улучшенных параметрах этой естественной циркуляции? Если электричество есть, то хоть какой-нибудь из четырёх насосов первого контура-то работает, чего вполне достаточно. Если же нет , то никакие насосы не работают и циркуляции нет.

Ни хорошей циркуляции, ни плохой. Никакой нет. Ещё одно великое открытие.

Открытие третье, симптомно-ориентированное

Как известно, система подготовки персонала на западных АЭС отличется чёткостью, логичностью и определённостью. Каждый сотрудник совершенно точно знает, какие действия он должен предпринимать при определённых показаниях контрольно-измерительной аппаратуры. Симптомно-оринтированные аварийные инструкции.

И всем хорошо: система подготовки, переподготовки и определения квалификации персонала проста, эффективна и объективна, и персонал не обременён ненужными знаниями, и его действия чётко определены и исключают ошибки.

Плохо только одно - для всей идиллии приборы должны показывать, и показывать правильно. Но приборов много, применяются сложнейшие алгоритмы отбраковки и коррекции сигналов, казалось бы, неправильные показания исключены. А вот и нет. Оказывается, что можно иметь сколько угодно приборов и самых сложных систем, а без электропитания не работает ничего. Совсем ничего. То есть, абсолютно. А без приборов нет симптомов и симптомно-ориентированные инструкции не работают.

Российские и французские специалисты по данным, практически из Википедии, лучше представляли себе положение на японской АЭС, чем сами японцы! Даже школьник, используя простейшие данные по теплоёмкости энергии парообразования, вместе с простейший же формулой для остаточного энерговыделения, может оценить ситуацию в реакторе. А японцы не могут. Почему? Потому, что у них приборы. Японские, сверхнадёжные, непогрешимые. К сожалению, временно неработающие.

Открытие четвёртое, аутсорсинговое

Не секрет, что в последнее время в менеджерских кругах очень моден аутсорсинг. То есть, каждой специализированной работой занимается отдельная специализированная компания. Там и специалисты замечательные, и качество гарантированное (а если пока не замечательные и гарантированное, то точно дёшево).

Надо согласовать только время, обеспечить условия для работы и всё будет сделано быстро и качественно (или дёшево, как душа пожелает). И самое главное, люди пришли, сделали и ушли восвояси, и не нужно им больше ни зарплату платить, ни социальных отчислений, ничего.

А своего персонала - минимум, только "на кнопочки нажимать", да за приборами следить. Теми самыми, неработающими. Временно. А чтобы их работающими сделать, ремонтники нужны. Которые аутсорсеры. А их, как раз, нет.

А с чего бы им быть, когда ничего не согласовано и условий для работы нет. И их понять можно, им работать нужно, семьи кормить. А если они травму получат, или дозу годовую "схватят", то как им дальше? И для фирмы их неустойки по следующим работам кто оплатит? Других-то заказчиков не интересует, что они у соседей героизм проявили, им свои объекты важны.

Главная экономия аутсорсинга - на организации. И отсутствии платы за риск. Оборотная сторона -форс-мажор. Ну и как добавка: персонал АЭС не имеет доступа к материалам и оборудованию ремонтников. Это же чужое.

Открытие последнее, менеджерское

Модно в последнее время на руководящие должности управленцев ставить. Не важно, из какой отрасли, главное, чтобы управленец был хороший. Задача же управленца какая - финансовыми потоками рулить, да людей двигать. А финансы и люди везде одинаковые, хоть на АЭС, хоть в "Макдональдсе". Вон, в Болгарии директор АЭС вообще за безопасность не отвечал, это дело его зама. Главное - финансы.

Ну, и гордость, конечно. Это тоже очень важно для менеджера. Это для АЭС не важно, откуда энергия идет, от собственной ЛЭП или от соседней. Главное - чтобы быстрее 24 часов появилась. А для менеджера - важно. Сам справится, или на поклон пойти придется.

Менеджер - он гуманитарий, он психологию знает. Если подчинённый просит два дня на работу, то за день справится, если говорит, что через час случится беда, то час есть точно, два - почти точно, а скорее и 3-4. Конструктора и прочие технари, они же такие перестраховщики.

Должно быть так: сначала предельные параметры, потом запредельные, потом приборы ломаются, потом пар начинает из соединений вырываться... А потом какой-нибудь герой спасает ситуацию в последний момент. В кино так.

Только в жизни на комплектующих тоже менеджер сидит. Продавать товар, с повышенными свойствами - ничем не оправданная трата ресурсов. Поэтому компьютерные расчёты, оптимизация всех параметров, стабильный производственный процесс. И если должна трубы выдерживать давление 10, то она его и выдержит, ну, может 11, как огромная уступка технологу. А дальше - ой. И катастрофа происходит в полном соответствии с расчётами.

И ещё общественное мнение. Это вообще святое. Если население не успело эвакуироваться - тот, кто разрешил травить радиоактивный пар в атмосферу (на голову этого самого населения), виновен.

Не важно, что население пропустило все сроки эвакуации, не важно, что через час (это же технари говорят, какой с них спрос?) пар сам вырвется на свободу в гораздо большем объёме. И это же самое население пострадает гораздо больше. Имя приказавшего нанести вред здоровью людей есть? Нет! А клапан - он железный, на него все списать можно.

Поэтому, не было сделано небольшое количество вполне очевидных для специалиста действий, которые бы позволили полностью избежать катастрофы. Специалисты знали, что нужно делать, но не обладали необходимыми полномочиями. Те, кто обладали полномочиями, не обладали ни знаниями, ни волей.

Выводы из катастрофы

Советский Союз показал, как некомпетентность может привести к катастрофе. И как компетентность, решительность и организованность в государственном масштабе способны свести к минимуму её последствия.

Японцы показали, как можно сделать аварию, конечно, не на пустом месте, но без безусловных причин. Оптимизация нормальной эксплуатации легче всего получается за счёт отказа от противоаварийной готовности.

Какие же выводы сделало мировое сообщество?

Воззвало к повышению культуры, профессионализма и ответственности персонала и управленцев? Нет, как можно подвергать сомнению эффективность американской системы профессионального обучения, которая запрещает персоналу на рабочем месте использовать мозги.

Осудило аутсорсинг? Или хотя бы призвало его ограничить? Чтобы иметь возможность мобилизовать, в случае необходимости, иметь на несколько энергоблоков не несколько десятков человек оперативного персонала, а гораздо больше, да еще и с навыками ремонта? Нет, как же можно выступать против современных бизнес-стратегий?

Осудило пренебрежение рекомендаций МАГАТЭ? Которое дважды делало предупреждение о недопустимо низком уровне безопасности АЭС "Фукусима Дайичи". Нет, Япония слишком активно финансирует МАГАТЭ, чтобы МАГАТЭ могло Японию осудить.

Первое предложение в кулуарах МАГАТЭ было замечательным в своей странности - надо поставить резервный комплект. Как будто резервный, в отличие от штатного, без электричества работает.

В итоге всё списали на землетрясение. Соответственно, рекомендовано для всех новых проектов в любом месте реализовывать максимально возможную сейсмостойкость (следующий уровень предполагает образование в земной коре трещин такого размера, что может провалиться весь энергоблок). Неважно, что для сейсмоопасных районов это и так делалось и ту же Фукусиму не спасло, а для спокойных районов ни к чему, кроме удорожания не приведет. Меры приняты!

Потом провели многочисленные исследования и слушания о возможности прихода цунами везде, где только можно. Кто отчитался раньше (Россия), кто позже (Европа), но кучу бумаг, простите, серию документов, выпустили.

Самые спокойные на этом ограничились.

Более отвественные дополнили атомную электростанцию вместе со штатными резервными дизель-генераторами, ещё и передвижными электростанциями. Которые, в обычной жизни никому не нужны и будут ли работать в нужный момент после десятилетий бездействия - интересный вопрос. Можно, конечно их задействовать и считать АЭС дизель-атомными электростанциями. Будем оптимистами.

И будем верить, что безопасность АЭС по всему миру после таких замечательных мер - повысилась.

Быстрые реакторы

Теперь, собственно, к быстрым реакторам.

Что выигрываем

1. Самое главное - использование топлива. Конечно, то, что сегодня используется менее процента от способности топлива - это даже неприлично для отрасли, которая претендует на звание высокотехнологичной. Быстрый реактор способен использовать топливо на целых два порядка эффективнее.

2. Решается, в значительной степени, проблема высокоактивных отходов. Не полностью, конечно.

3. Нет необходимости большого запаса реактивности. Ни на выгорание, ни на отравление. Который делает реактор потенциально опасным.

Чем платим

1. Быстрый реактор ещё более компактен, чем тепловой. Такова его физика и никуда от это не деться. Соответственно, концентрация энергии ещё выше, чем в тепловых аппаратах.

2. Он требует другого топливного цикла, которого нет. Иначе нет главного преимущества, а вместо него есть только более дорогое топливо.

3. Также, в случае плутониевого цикла, у него меньше бета-эффективное, а значит, реактор требует существенно более точного управления.

4. Другой теплоноситель. Необходимо полностью исключить попадание воды в активную зону. Если, конечно, не говорить о старых добрых пароводяных бридерах. Эта идея сейчас снова оживает в трудах ОКБ "Гидропресс", но она требует отдельного обстоятельного обсуждения.

Результат

С одной стороны, стократное повышение эффективности топлива, казалось бы, должно сделать вопрос о нужности быстрых реакторов риторическим. Есть, конечно, бывший замминистра, а ныне общественный деятель, который утверждает, что для него КПД в атомной энергетике не существует, но есть и много людей, которые учителей в школе слушали и физику освоили.

Любой, кто придумает технически реализуемую технологию повышения КПД обычной энергетики вдвое, немедленно станет гениальнейшим изобретателем эпохи. А тут улучшение топливоиспользования во 100 крат, множество прототипов и никакого энтузиазма. В чём же дело?

А дело в современном менталитете. Общество во все времена настороженно относилось к новым технологиям. Вспомним, как много было противников у паровых машин и у первых автомобилей. Но они давали их обладателям конкурентное преимущество и потому победили, хотя и были опаснее. И вообще, любая технология, дающая дополнительную мощность, опаснее. Просто потому, что любая сила или власть несёт в себе опасность для окружающих в случае неправильного использования. И благо, в случае правильного.

А ещё, общество было голодное. Нужно было больше, причем насущного. В наши дни, если говорить про Европу, Северную Америку и Японию, общество сытое. Озабоченное не тем, как самим вдоволь поесть и детей прокормить и одеть, а покупкой нового модного гаджета. Соответственно, идея экономии какого-то непонятного урана, не вызывает понимания. Тем более, что добывается он где-то в Африке, Австралии и Казахстане.

А если быстрый реактор всё-таки нужен, то какой?

О различных быстрых технологиях

Имеем следующие конкурирующие технологии.

По теплоносителю

- Натрий.

- Свинец,

- Свинец-висмут,

- Газ.

Натрий можно считать освоенной технологией, доказавшей работоспособность. Можно принять за точку отсчёта. Недостаток - пожаропасен. Недостаток, конечно. Но что не пожароопасно? Бензин, керосин, дизтопливо, газ? Но, тем не менее, на бензине ездим, на керосине летаем, газ вообще в каждом доме, даже детям доступен.

А ещё, натрий течёт хорошо, да и температура плавления удобная. В общем, все хорошо, если аккуратно обращаться, квалифицированно.

Свинец идеален с точки зрения нейтронной физики быстрых реакторов. Нейтроны не поглощает и не замедляет. Зато, как теплоноситель, по теплогидравлике, гораздо хуже. Тяжёлый, прокачивается плохо. Ещё и температура плавления высокая, что означает, что любая трубка будет стемиться замерзнуть, а если замерзла, то навсегда. Неудобно. Зато, свинец не горит. Зато, он токсичен, что, в некоторых аспектах, хуже. Хоть и не так эффектно.

И, что самое неприятное. Казалось бы, очень нейтральный ко всему свинец, оказался весьма агрессивным к конструкционным материалам и требующим больших усилий для поддержания химического режима, чем кажущийся агрессивным натрий.

Свинец-висмут является модификацией свинцовой технологии, устраняющий единственный недостаток - высокую температуру плавления. Внося главный недостаток - значительное количество висмута, который не является хорошим ни с какой точки зрения.

Если свинец позволяет достичь идеальных нейтронно-физических параметров, то газ - самых высоких температур, получить наиболее высокопотенциальное тепло, а следовательно, самые высокие термодинамические параметры. К тому же не требует высокого давления, не вызывает коррозию. Газ хорош всем, кроме того, что плохо тепло носит. То есть, очень плохо забирает, мало несёт, да и отдаёт тоже неважно, если на объём считать. Потому объема нужно гонять много, что накладно.

По топливу

Что есть:

- оксид;

- нитрид, карбид и другие соединения;

- металл.

Оксидная технология наиболее на слуху, применяется практически везде. Преимущество в химической нейтральности, стабильности формы и высокой температуре плавления, как у любой керамики. Недостаток такой же, как и у любой керамики - хрупко, непластично, нетехнологично. И самое главное - невозможно достичь высокой плотности топлива (обычно всего 10 г/см3 для оксида, а если считать чисто уран, то ещё меньше), которая помогает сделять активную зону компактнее, что хорошо, опять же, с точки зрения нейтронной физики.

Другие соединения урана позволяют несколько поднять плотность урана, но самая высокая (19 г/см3) - это металлический уран (в теории; на практике будет меньше. - Прим. AtomInfo.Ru). Но его беда - нестабильность формы при перепадах температур. Для твэлов, которые должны быть тонкие, длинные и идеально ровные - свойство отвратительное. В итоге получается, что металлическое топливо не любит высоких температур.

Американцы даже предложили вариант прокачивания внутри топливных элементов теплоносителя, что существенно снижает их температуру. Но мировая общественность гениальности не оценила. Более того, один итальянский профессор вспомнил, что они рассматривали такой вариант, лет 30 назад, но быстро поняли, что при этом происходит нарушение первого барьера безопасности по классификации МАГАТЭ, которым является оболочка твэла.

А ещё, есть общая проблема любого топлива - осколки деления. Которые, совершенно естественно, имеют меньшую плотность, чем исходные уран и плутоний, да ещё бывают и газообразные. Соответственно, топливо с увеличением выгорания имеет склонность к распуханию. И чем больше выгорание, тем больше осколков деления нужно куда-то деть.И если для небольших выгораний это не очень большая проблема, то для больших - уже серьёзная. И если для оксидного топлива эксперименты проведены и есть успехи, то для всех остальных ситуация похуже.

Теперь посмотрим на баланс

Натрий+оксид. Теплоноситель по нейтронике приемлемый, по теплогидравлике тоже, технология освоенная, но требует внимательного отношения. Топливо - самое обычное, распространённое. Главное преимущество - можно строить, эксплуатировать, продавать. Главный недостаток - эксплуатировать нужно грамотно.

Свинец+нитрид. Теплоноситель по нейтронике идеальный, по теплогидравлике неприятный, технология на уровне экспериментов. Топливо теоретически не самое лучшее, к тому же, тоже на уровне экспериментов. Но главная проблема - пока нет никакой гарантии, что современные материалы позволят достичь коммерчески приемлемых сроков эксплуатации. Зато, в случае аварийного останова реактора есть возможность получить из реактора замечательно безопасный свинцовый слиток. Главный недостаток - запуск реактора возможен только в не очень обозримом будущем и весьма ненулевой вероятностью получения оного слитка.

Свинец-висмут+оксид или нитрид. Отличается от свинца тем, что теплоноситель по нейтронике совсем не идеальный, зато не так сложен в эксплуатации. Кроме того, технология вполне реализуема на установках небольшой мощности. Недостаток - непонятная привлекательность этих самых установок небольшой мощности.

Газ. Суперзаманчивая идея получить высокопотенциальное тепло, годное не только для производства электроэнергии, нивелируется необходимостью идти на различные ухищрения, чтобы получить приемлемые значения энерговыделения. Для этого есть различные пути и единый пока не выбран. Соответственно, технология на уровне экспериментов.

Реализации быстрого проекта

Но самое главное, каковы возможности реализации быстрого проекта?

С технической точки зрения сейчас можно говорить только о натриевой технологии. Только для неё есть реактор и топливо. Можно дискутировать, коммерческая (реактор работает достаточно долго) технология, или пока демонстрационная (реактор всего один), но для для других технологий можно спорить только о достаточности экспериментальных обоснований.

А вот с точки зрения общественно-политической...

Если принять модный сейчас лозунг, что все делается для безопасности (самолёты летают, поезда ездят, АЭС работают), то электростанции лучше вообще не строить. Никакие, ни быстрые АЭС, ни тепловые АЭС, ни даже газовые ТЭС. Мало ли что...

Если следовать принятому на общественных слушаниях подходу "а если...", то никакая быстрая технология не будет конкурентоспособной. Широко применяемая для тепловых реакторов технология безопасности "всё залить водой" в случае быстрых реакторов или многократно дороже, или вообще не применима. А другие технологии обеспечения безопасности сложны для понимания непрофессионалов и крайне уязвимы при подходе "а если (не сработает, сработает не так и т.д.)". Ибо, самые лучшие инженерные решения, многократное резервирование, меры по обеспечению надежности оборудования, не имеют никакого смысла при подходе "а если".


Про воду - спорное утверждение автора. В тяжёлометаллических проектах использование воды для отвода тепла при тяжёлых авариях предусматривается. Так, один из ранних вариантов СВБР явно предполагал, что страховочный кожух РУ всё время находится в шахте, заполненной водой. - Прим. AtomInfo.Ru.

И напротив, значение имеет количество систем безопасности, притом, совершенно неважно, какого они качества, что открывает простор для "оптимизации" как количественного, так и качественного состава систем. И тем более, не имеет значения тот факт, что размножение систем безопасности ослабляет основное оборудование.

Строительство АЭС имеет смысл только если мы примем тот факт, что АЭС строится для выработки электроэнергии. А быстрая атомная энергетика имеет смысл, если её значение приравнять, или хотя бы приблизить к возобновляемой энергетике.

Ведь стократно большая энергоэффективность решает проблему энергоресурсов на столетия, а в разы большая стоимость энергии солнечных и ветровых электростанций вместе с топливом из рапса общество не смущает, как и воздействие на природу.

А ещё, необходимо уважение к профессионалам, и доверие к ним. Ну и, соотвественно, ответственность принимающих решения. И воля, чтобы принимать решения, непопулярные сейчас, но очень важные для будущего.

Но это для России, для строительства в нашей стране. Традиционно, перпективность технологии определялась по экспортному потенциалу.

Посмотрим теперь с коммерческой и политической точек зрения

Что у кого есть

Россия. БН-600, БОР-60, свинцово-висмутовые реакторы на АПЛ, строится БН-800, проекты БН-1200, СВБР-100, БРЕСТ-300. Можно еще добавить МБИР и причастность к китайскому CEFR. Есть много, как проекты, так и реальные установки.

США. На слуху свинцово-висмутовые варианты, "бегущая волна", реактор- выжигатель. Также PRISM.

Франция. Были вполне успешный проект Феникс, не вполне успешный Супер-Феникс. Есть наиболее проработанный топливный цикл. Прорабатываются натриевый Астрид и газовый Аллегро.

Япония. Есть экспериментальный Монжу, работающий в режиме "то потухнет, то погаснет".

Индия. Собственная, далеко идущая программа, закрытая от посторонних. Об успехах судить трудно, но перспективы хорошие.

Китай. Есть экспериментальный CEFR, планы на покупку БН-800, а также возможно хорошее финансирование.

Коммерческие перспективы

Ни США, ни Франция, ни Япония российский реактор по нормальной цене не купят никогда. Никакой. Потому, что он им не нужен политически. Не нужна привязка к чужим технологиям, сильно отличающимся от своих. А вот технологическое сотрудничество возможно. Но с кем?

Американцы, конечно, интересуются технологией БН. Но что они могут предложить? Первые их проекты очень похожи на обыкновенные стартапы, чисто концепции без серьёзных технических проработок. Возможно, целью является простое патентование перспективных идей, чтобы потом получать дивиденды через суд. Тем более, что американская система выдает патенты даже на "прямоугольник с закруглёнными углами". Такие проекты могут иметь успех, в особенности, на бирже за счёт некомпетентности частных инвесторов, но едва ли способны что-либо создать.

Реактор-выжигатель выглядит более серьёзно проработанным, поскольку был стратегическим американским направлением. Но сама идея вложения в помойку не выглядит коммерчески перспективной. Просто потому, что это помойка, а развитие помойки в качестве основной стратегии всегда проигрышно. Вторичной стратегии - да, но никак не первичной.

США ведёт себя как истинная великая держава, "у нас всегда всё - самое лучшее, если в каком-то направлении мы отстаём, то направление ошибочно". А с тех пор, как атомная энергетика в США перестала быть перспективной, научное и технологическое развитие в США под вопросом.

В реальности, у американцев нет интересных современных разработок. То, что есть - это наработки -дцатилетние, которые нашим ведущим специалистам были остро интересны во времена их молодости.

Японцев тоже нельзя назвать технологическими лидерами, к тому же наука у них очень нерешительная.

Индийцы к себе не пускают никого, вряд ли сделают исключение для россиян.

Китайцы далеко не лидеры, но у них есть деньги и желание получить современные перспективные технологии, поэтому они единственные, кто могут купить быстрый реактор. БН-800.

Французы - единственные, кто положительно относятся к равноправному сотрудничеству. Французам интересна технология быстрого реактора, взамен у них можно просить наработки по топливному циклу. Но им интересен натриевый реактор, а технология у них оксидная, к тому же, для тепловых реакторов.

А что же Россия?

Во время начала "ядерного ренессанса" Россия была единственной страной, в которой был действующий быстрый реактор БН-600. И готовый к строительству проект БН-800. И проектируемый БН-1200. И интерес китайцев купить БН.

Казалось бы, хорошая бизнес-стратегия: продаём то, что есть как "новейшую, эксклюзивную, перспективную" разработку, на полученные средства развиваем следующий проект и, тем самым, возвращаем технологическое лидерство. Тогда цикл можно повторить. Нужно только иметь достаточный потенциал, чтобы эффективно вести разработки и достаточную волю, чтобы именно вести разработки, да еще в нужном направлении, а не проесть.

А ещё нужно уметь продать. А чтобы продать энергоблок, нужно или иметь работающий энергоблок, или объяснять специалистам заказчика, почему он будет работать так, как ожидается. С чертежами, расчётами.

А Россия не имеет опыта продаж высокотехнологичных товаров (за исключением оружия, но это совсем другая сфера), менеджеры все больше по сырью и демпингу специализируются, потому плохо чувствуют грань, где кончается реклама технологии, а где начинается её передача. И китайцам не нужен сам энергоблок, их интерес в том, чтобы научиться делать свои. А для этого нужна именно технология.

И не очень важно, как именно будет получена технология, через покупку реакторов, лицензированием, мелкими контрактами с НИИ-разработчиками или просто украдена. Но с каждым днём она становится всё менее "новейшей", уже непонятно, насколько "эксклюзивной". Любая технология имеет обыкновение перетекать к конкуренту. Тем быстрее, чем больше интерес у конкурента и меньше на родине. Атомная бомба - лучший пример.

Сколько лет прошло с начала "ядерного ренессанса"? А работающего энергоблока так и нет. И даже нет чёткой определённости, каким он будет. Поскольку американцы в какой-то момент продавили, что он будет использоваться для им одним нужного уничтожения оружейного плутония, также были планы на вибротопливо, а китайцам нужна проверенная временем беспроблемная оксидная таблетка. Которую, безусловно, сделать можно уже сейчас. А вот показать работающий реактор с таким топливом - пока нельзя.

Прорыв и натрий

С появлением проекта "Прорыв", натриевая технология перестала быть перспективной. Нет, она осталась перспективной, например, для французов. А по российской идеологии - это тупиковый путь развития. Как и технология ВВЭР. Ибо, если идеология БН предполагает взаимодействие быстрых и тепловых реакторов, то идеология БРЕСТа не предполагает наличия каких-либо других реакторов. БРЕСТ единственен, неповторим и самодостаточен.

Для технологии ВВЭР перспективность не является недостатком, поскольку такой энергоблок строится исключительно для выработки электроэнергии и никаких технологических прорывов и откровений от него не ожидается, главное для него - беспроблемная отработка ресурса и обеспечение топливом, с чем и так все нормально.

А для быстрой натриевой технологии утрата перспективности катастрофически сказывается на коммерческой привлекательности, поскольку ставит под вопрос окупаемость серьёзных вложений.

Сейчас в мире довольно много частных компаний, которые занимаются "инновационными реакторами" с большей или меньшей серьезностью. От пресловутой "Terra Power" и "бегущей волны" до "АКМЭ-инжиниринг". Общее у них одно - внимание к рыночным показателям. Если американцы занимаются исключительно игрой на бирже, отмечаясь бодрыми информационными вбросами про специалистов, принесших разработки известных национальных лабораторий (вспомним "секретные оборонные технологии" времен перестройки) и патентами, то и АКМЭ не прочь увеличить свою капитализацию патентованием.


В соответствии с апрельским пресс-релизом, компания "АКМЭ-инжиниринг" получила от "Росатома" права использования на "портфель" патентов, составляющих основу разрабатываемой в этой компании технологии. - Прим. AtomInfo.Ru.

Что наиболее странно, именно Россия, единственная страна, которая имеет реальную технологию быстрых реакторов, практически отказывается от её коммерческого продвижения. Опять же, становясь единственной страной, которая делает ставку на свинцовую технологию.

Конечно, Росатому нет смысла гоняться за показателями сиюминутной капитализации, но если ведутся серьёзные переговоры о продаже натриевого реактора, объявлять его тупиковой ветвью странно.

Что нужно свинцовой технологии, чтобы стать коммерчески привлекательной? Демонстрация, то есть, работающий реактор. Приверженцы свинца повторяют, что наши отцы и деды за три года сконструировали и построили Первую АЭС, почему же мы не можем? Что тут сказать?

Во-первых, реактор получился не самый удачный. И на номинале не эксплуатировался, да и других проблем с ним немало было. То, что один из директоров Первой АЭС стал противником атомной энергетики, считая её опасной, свидетельствует достаточно красноречиво.

А во-вторых, система финансирования исследований была другой. Нашим отцам и дедам не нужно было в начале года обосновывать необходимость финансирования исследований, чтобы получить его в конце следующего. То есть, если известна проблема и понятен путь решения, то через два года можно начинать проблему решать. Такой подход экономит средства, учит учёных писать бизнес-планы. Для обычных рутинных разработок, расчитанных на десятилетия, это нормально, но о чем-то прорывном, требующего быстрого решения неожиданных проблем, даже и говорить несерьёзно.

Тем более, несерьёзно говорить о коммерческом потенциале свинцовой технологии. До тех пор, пока нет хотя бы работающего прототипа. То есть, теорема существования энергетического реактора не доказана. Плюс технологии, конечно, понятен. Но он в области, скорее, науки, чем коммерции. А минусов - множество. И в том числе, в отрицании всех остальных технологий. И он, как раз, в коммерческой области, ибо серьёзный бизнес понимает спокойную преемственность, а задор и энтузиазм нужно доказать.

Так стоит ли вообще России иметь серьёзную быструю программу? И не получится ли повторение истории с натрием, когда технология, с огромными усилиями доведенная до коммерческого уровня, будет объявлена неперспективной при виде очередного "термояда".

Не лучше ли продавать прекрасно освоенные, надёжные ВВЭРы? В Европу пока получается не очень, но есть "третий мир".

Хотя, тогда есть шанс, что ВВЭРы перестанут быть надёжными. Ибо, как показал японский "ударник капиталистического труда", наливший в бочку раствор делящегося вещества сверх допустимого количества и получивший СЦР, даже в современном мире высоких технологий, самые лучшие устремления самых лучших людей, ничтожны перед законами природы.

На собрании, посвящённом этому событию, директор филиала Олег КОЧНОВ рассказал о производстве радионуклида медицинского назначения 99Mo и молибден-технециевых генераторов в НИФХИ.

Доли и поставщики

Текущий мировой спрос на 99Mo составляет около 12000 Ки в неделю. Из этого количества, примерно 40% удовлетворяет Канада с реактором NRU.

На долю Нидерландов (HFR) приходится 25%, Бельгии (BR-2) - 20%. Южная Африка на "Safari-1" производит 10% от мировых потребностей.

На долю остальных стран - Аргентина, Австралия, Россия - приходится 5%.

В России и СНГ основным производителем молибдена-99 выступает НИФХИ (95%). Он производится в Обнинске осколочным методом.

Докладчик назвал два других осколочных российских поставщика - ПО "Маяк" (Озёрск) и НИИАР.

Активационным методом 99Mo получают на Ленинградской АЭС, в НИИЯФ РАН (Томск), ПИЯФ (Гатчина), а также в ИЯФ РАН (Узбекистан).

В обнинском филиале НИФХИ молибден-99 получают в двух вертикальных экспериментальных каналах (ВЭК) на реакторе ВВР-ц. В 2012 году для тех же целей были смонтированы два дополнительных ВЭК.

Реактор ВВР-ц


Расположение ВЭК для производства молибдена-99 на ВВР-ц


Суммарная годовая активность 99Mo на день выпуска на ЯР ВВР-ц


Технические детали

Основные стадии процесса производства 99Mo показаны на следующем рисунке.


Облучательное устройство для наработки 99Mo на ВВР-ц.


Докладчик перечислил требования к мишени. Она должна:

- иметь размеры и конструкцию, которые позволяют обеспечить её загрузку в канал ядерного реактора и выгрузку из него;

- мишень должна содержать достаточное количество 235MU, чтобы получить необходимое количество 99Мо;

- мишень должна обеспечить барьер, чтобы не допустить выброса радиоактивных продуктов и особенно газов во время и после облучения;

- конструкция мишени должна быть легко разборной в условиях горячей камеры;

- конструкция и состав мишени должны обеспечивать химическую переработку её в горячей камере за минимальное время.

Мишень для наработки 99Мо на реакторе ВВР-ц.


В докладе прозвучали также основные этапы модернизации мишени на ВВР-ц. На первых порах использовалась мишень типа "стакан в стакане" с застойной зоной, сейчас же используется проточная мишень.

Олег Кочнов остановился также на такой важной для производителей радиоизотопов проблеме, как регенерация урана, остающегося в мишени после облучения. В 2008 году в филиале были начаты работы по регенерации, а в 2013 году на реакторе было произведено 60 Ки молибдена-99 в мишенях из регенерата.

Потери урана в разработанном обнинскими радиохимиками технологическом процессе регенерирования составляют не более 2%. Содержание 235U определяется по гамма-линии 0,185 МэВ.

Генераторы технеция

Генератор 99мТс КСУ-3 ФХИ


Генератор 99мТс ГТ-4К


За всё время, начиная с 1988 года, филиалом было выпущено генераторов разных номиналов от 4 до 19 ГБк более 40 тысяч штук.

В 2012 году филиал превысил исторический максимум, впервые в своей истории превзойдя рекордные показатели советских времён.

Производство молибден-технециевых генераторов в НИФХИ им. Л.Я. Карпова

Докладчик перечислил задачи филиала на перспективу.

Необходимо ввести в эксплуатацию цех по зарядке молибден-технециевых генераторов по требованиям GMP.

Требуется завершить реконструкцию отдела контроля качества РФП (2 этаж зд. №19).

Предполагается разработать новый молибден-технециевый генератор с улучшенными характеристиками, перейти на замыкание ядерного цикла при производстве Мо-99, а также осуществить переход с ВОУ на НОУ-мишень.