Германские АЭС: длинновато, но интересно

Германский атом - конец истории

15 апреля 2023 года в Германии будут окончательно остановлены три последних действующих атомных энергоблока. История атомной энергетики в этой стране переходит в завершающий этап.

Военное начало

Германия - одна из стран, стоявших у истоков атомной отрасли в мире. Более того, именно германские учёные Отто Ган и Фриц Штрассман открыли в 1938 году процесс деления ядер урана при облучении их нейтронами.

В годы Второй мировой войны германская атомная программа носила ярко выраженный военный характер, так как правившему в стране фашистскому режиму требовалось чудо-оружие.

У германской военной программы сохраняется немало загадок, как настоящих, так и выдуманных, конспирологических. К разряду первых относится невероятный прорыв Фридриха Хоутерманса, в августе 1941 году первым догадавшегося о возможности использовать плутоний в качестве делящегося вещества. Более в науке Хоутерманс ничем не знаменит, и вопрос о том, что или кто натолкнул его на идею о делящемся плутонии, остаётся открытым.

Конспирологи всех стран на протяжении многих лет ищут доказательства существования атомной бомбы Гитлера. Документально известно, что германские учёные до последних месяцев войны пытались добиться самоподдерживающейся цепной реакции деления, но, к счастью, сделать этого им не удалось.

Лучшее достижение гитлеровских физиков - критсборка B-VIII, собранная в марте 1945 года в городке Хайгерлох. Пуск сборки сопровождался коротким всплеском эйфории (Die Maschine geht!), обернувшимся разочарованием.

Нейтронные детекторы, установленные на корпусе сборки, уловили рост нейтронного потока после того, как в центр сборки поместили источник, но измеренное умножение нейтронов M оказалось равным всего лишь 6,7. Сборка получилась глубоко подкритичной. M = 1 / (1-k_эфф). Отсюда для M=6,7 k_эфф=0,85. Более поздние попытки численного моделирования эксперимента на B-VIII подтверждают этот результат.

Ошибки и иные обстоятельства, не позволившие германским учёным в годы войны создать ядерный реактор, общеизвестны и хорошо описаны в литературе. Добавим к ним одно редко встречающееся соображение - запасы тяжёлой воды, бывшие в распоряжении немцев, постепенно деградировали, то есть, росла доля лёгкой воды.

Германские физики знали об этом эффекте. В берлинском районе Далем был построен небольшой цех для восстановления качества тяжёлой воды производительностью 1 тонна в два месяца, но практически сразу цех был разрушен при бомбардировке.

Послевоенный старт

После окончания Второй мировой войны в западной части Германии работы в атомной области были запрещены. Запрет был снят в 1955 году, после чего целый ряд частных фирм предложил для строительства в ФРГ свои проекты.

В 1957 году в городке Эльтвилль-на-Рейне состоялось несколько закрытых совещаний, участники которых выработали предложения по старту западногерманской атомной программы. Первой целью было названо строительство АЭС мощностью 100 МВт(э), причём рассматривались пять принципиально разных реакторных технологий.

Так, компания "Siemens" предлагала строить тяжёловодные реакторы с трубами под давлением (PHWR). Компания AEG стояла за легководники. Консорциум BBC/Krupp видел перспективы у высокотемпературных газоохлаждаемых реакторов, а германский филиал B&W считал целесообразным развивать направление магноксовых реакторов на природном уране.

Компания "Demag", в свою очередь, расхваливала реакторы на органических теплоносителе и замедлителе. Позднее за реализацию этой идеи взялась компания "Interatom", получившая контракт на сумму 4 миллиона германских марок.

Реактор на органике построен не был, как не были построены и практически все предлагавшиеся в Эльтвилле проекты. За одним исключением - "Siemens" всё-таки довёл свою идею о PHWR до железа, но развития она не получила.

Первым построенным в ФРГ и Германии в целом энергетическим реактором стал небольшой BWR на 15 МВт(э) мощности - АЭС "Vak Kahl", подключение к сети в 1961 году.
Западногерманские компании экспериментировали с различными типами реакторных технологий.

Были построены два ВТГРа - AVR и THTR-300 (сейчас на их основе китайцы развивают свою линейку HTR-PM). Был построен быстрый натриевый реактор KNK-II и проектировался быстрый бридер SNR-300 (проект столкнулся с политической оппозицией и был закрыт после 1986 года).

В Восточной Германии (ГДР) развитие атомной энергетики проходило в тесном сотрудничестве с Советским Союзом.
Первенцем атомной программы ГДР стала АЭС "Rheinsberg" (Райнсберг) с реактором ВВЭР-70.

Задачу по проектированию этой станции поставил Совет Министров СССР в 1956 году. В том же году ИАЭ разработал техзадание, а в 1957-1958 годах проект реакторной установки был подготовлен в ОКБ "Гидропресс" (тогда проект назывался В-2). Станция была введена в эксплуатацию в октябре 1966 года.

Самым крупным совместным проектом СССР и ГДР в области атомной энергетики стало сооружение АЭС "Greifswald" (Грайфсвальд) с реакторами ВВЭР-440. В период с 1974 по 1989 год на станции были введены в эксплуатацию пять энергоблоков (четыре по проекту В-230 и один по проекту В-213).

Предполагался ещё и шестой блок, однако после того, как ФРГ поглотила свою восточную соседку, станция была закрыта. Причины назывались разные и, в основном, не технического характера.

Финальная стадия

В западной Германии после первых лет экспериментов окончательный выбор пал на легководное направление. Строились блоки как с водяными кипящими реакторами BWR, так и с реакторами с водой под давлением PWR.

По направлению PWR большой мошности германские конструктора добились известности в мире. Начав с блока "Biblis-A" (ввод в 1975 году, мощность 1146 МВт(э) нетто), они совершенствовали свои проекты и дошли до блоков с условным названием "Pre-Konvoi".

Лебединой песней германских конструкторов стал проект "Konvoi", по которому Германия успела построить и ввести в 1988-1989 годах три энергоблока - "Isar-2", "Emsland" и "Neckarwestheim-2". Технические решения из "Konvoi" частично перешли позднее во французский проект EPR.

Развитие атомной энергетики в ФРГ довольно рано столкнулось с оппозицией со стороны общественности, а затем и политиков. Объяснения этому факту разные. По одной из версий, в 70-80-ые годы в западной Германии было принято протестовать против любых новых крупных проектов, будь то новый аэропорт или новая АЭС.

Серьёзный удар по доверию к атомной энергетике нанесла авария на Чернобыльской АЭС. Тем не менее, со временем настороженность по отношению к атому спадала и германская промышленность начала без лишнего шума аккуратно лоббировать вопрос о строительстве новых атомных блоков. Шансы на успех были, но их перечеркнула Фукусима.

Подведём итоги. Всего за всё время в ФРГ и ГДР было построено, по данным PRIS, 36 атомных энергоблоков. Три из них были выведены из эксплуатации, 33 имеют теперь статус окончательно остановленных. Последними 15 апреля 2023 года были закрыты упомянутые выше три блока с реакторами "Konvoi".

Отказавщись от атомной энергетики, Германия сохраняет и укрепляет свой неформальный статус "большой свиньи Европы", по меткому определению французского научного журналиста Сильвестра Юэ.

Справиться с выбросами парниковых газов Германия рассчитывает путём перехода на возобновляемую энергетику, хотя реальность такого перехода вызывает у многих обоснованные сомнения.