Интервью по вопросам быстрых реакторов и замкнутого ядерного цикла

Весь мир уже не первое десятилетие обсуждает ядерную энергетику будущего. Она должна быть коммерчески оправданной, конкурентоспособной и по-настоящему безопасной. Но пока большинство разработок не продвинулись дальше опытной стадии, множество идей и проектов существуют лишь на бумаге. Очевидно, что тот, кто первым продемонстрирует реальные технологии, автоматически станет абсолютным лидером в области атома.

В России в последнее время был предпринят ряд шагов по созданию новой технологической платформы отрасли. Так, в 2010 году появилась ФЦП «Ядерные энерготехнологии нового поколения». Однако, по признанию Вячеслава Першукова, очевидного продвижения к ключевой цели этой программы – замыканию ЯТЦ и промышленному внедрению быстрых реакторов, еще недавно не наблюдалось. Но в 2011 году вышел консолидированный проект «Прорыв», объединивший основные положения ФЦП как раз по замыканию и быстрым технологиям.

Поначалу информации о «Прорыве» в публичном пространстве практически не было – это сознательная позиция руководителей проекта: обсуждать и пропагандировать программу будем, когда удастся получить конкретные результаты. Однако по мере реализации стало понятно, что время пришло.

Мы собрали вопросы, которые весьма интересуют специалистов отрасли, и задали их заместителю председателя координационного совета проекта «Прорыв» Вячеславу Першукову и руководителю технического комитета Евгению Адамову.

Невозможное возможно

Проект действительно амбициозен: россияне взялись за то, чего никто в мире еще не делал. Речь о новой конкурентоспособной и коммерчески оправданной атомной энергетике, в которой исключены тяжелые аварии, вместо 0,7% используется полный энергетический потенциал урана, решена проблема накопления ОЯТ и захоронения ВАО, технологически усилен режим нераспространения. Причем, задача должна быть решена всего за 10 лет.

Этот срок руководители проекта считают вполне реалистичным. По словам Евгения Адамова, фундаментальных проблем нет, хотя объем инженерных задач весьма высок. Напомним, что в СССР распоряжения сверху до получения первого плутония прошло всего три года. Может быть, в том числе поэтому идеологи «Прорыва» в управленческой части используют те же подходы.

Евгений Адамов: Сходство «Прорыва» по масштабам с первым атомным проектом определило и нашу структуру управления. Для решения вопросов на межотраслевом и внутрикорпоративном уровне создан координационный совет (КС) под председательством Сергея Кириенко. Но основная нагрузка ложится наего заместителя Вячеслава Першукова.

Создаются центры ответственности (ЦО), включающие лучших специалистов предприятий отрасли, академических институтов, работников промышленности и университетской науки. Привлекаются они для стопроцентной занятости в решении одной задачи. Задействованы все необходимые по характеру проекта предприятия.

Вспомните историю советского атомного проекта. Тогда под каждую задачу либо создавалось отдельное предприятие (плутоний - НИИ-9, реактор – НИКИЭТ, конструкция бомбы - ВНИИЭФ и т.д.), либо объединялись ранее существующие. Сейчас каждый частный проект выполняется на ряде предприятий, большинство ведет сразу по нескольку. За каждый проект отвечает директор, у которого и других дел невпроворот. Весь свой ненормированный рабочий день Доллежаль или Бочвар, Хлопин или Харитон посвящали основным своим задачам. В результате концентрации неимоверных усилий и ресурсов в послевоенное время за считанные годы сделано то, что сегодня многие считают невозможным (и постоянно об этом говорят).Нотеперь-то задачи попроще.

Вячеслав Першуков: На последнем совете мы приняли решение о создании новой интегрирующей структуры - Научно-технического и инженерного центра «Прорыв». Это вынужденная мера, так как новая структура представляет собой центральную научно-техническую организацию, где и будут выполняться основные работы, консолидирующие проект.

По аналогии с первым атомным проектом для решения технических вопросов, рассмотрения ТЗ, проектов, оценки научно-технических результатов создан технический комитет. Работает он практически непрерывно. Руководит комитетом Евгений Адамов. Параллельно формируется Институт экспертизы, в который приглашены известные специалисты: Николай Пономарев-Степной, Александр Римский-Корсаков, Юрий Ревенко, Иван Федик, Владимир Цыканов. Научным руководителем проекта назначен Валерий Рачков, главным конструктором - Александр Лопаткин, главным технологом – Владимир Троянов, главным проектировщиком - Наталья Шафрова. Аналогичные группы управления, триады, как мы их называем, утверждены по каждому частному проекту.

Вячеслав Першуков: - У триад будет полная персональная ответственность. Вплоть до административной и уголовной за последствия принятых решений. Конечно же, в соответствии с законодательством.

- Существует общее техническое задание на проект «Прорыв»?

Евгений Адамов: Да, и оно по-настоящему уникально. Документ охватывает проект полностью. Но сказать, что достигнута максимальная детализация каждой подпрограммы, конечно, нельзя. Все разрозненные ТЗ сейчас корректируется, чтобы соответствовать общему заданию. Программы углубляются, конкретизируются.

Что выбрать?

В ФЦП «ЯЭНП» упомянуты три технологии реакторов с разными вариантами топлива. В «Прорыв» вошли два из них – быстрые реакторы со свинцовым и натриевым теплоносителями (свинцово-висмутовый реактор будет строиться при участии частного инвестора – компании «Евросибэнерго»). Была версия, что проекты конкурируют, однако Евгений Адамов считает такую постановку вопроса в корне неверной. Немаловажный фактор оценки новых технологий - качественная и объективная экспертиза. Надо сказать, Росатом уже занимается построением соответствующей системы

- В какой момент надо будет делать выбор в пользу одного из проектов реактора?

Вячеслав Першуков: Общим заблуждением, а иногда и сознательно распространяемой дезинформацией, является утверждение о конкуренции между натриевыми или, например, свинцовыми быстрыми реакторами. Наиболее глубокой проработке в последние десятилетия подвергались реакторы БН. На их основе и можно ожидать наиболее быстрого решения большинства задач проекта, но только в том случае, если они будут максимально удовлетворять требованиям общего ТЗ. Конечно, тогда останутся нерешенными специфические проблемы, связанные с применением натрия: его химической активностью, высокой активируемостью под нейтронным воздействием. Освоение свинцового теплоносителя в опытном прототипе БРЕСТ позволит в дальнейшем снять и эти вопросы, поставив красивую технологическую точку, когда 80% ключевых задач программы будут выполнены. Сроки определить сложно, но точно после 2020 года, когда мы планируем построить реакторы.

Вячеслав Першуков: По быстрым натриевым реакторам мы прошли все стадии. Однако из-за вопросов с топливом и конструкцией установки говорить о коммерциализации пока рано. Все упирается в экономику. Сейчас завершается корректировка технического задания на БН-1200, с тем сравнить его перспективность с натриевым и свинцовым реактором. Но для этого нужны опытные образцы.

- Кто и по каким критериям будет оценивать эту перспективность?

Вячеслав Першуков: Сейчас стоит задача формирования новой системы экспертизы - самонастраивающейся, по принципу «Википедии». Таким образом эксперты все время будут подтверждать свою компетентность и независимость. Кроме того, уже есть пул экспертов НТС – примерно 400 человек, обладающих критическими знаниями. Но от субъективности никуда не деться, поэтому единственный по-настоящему объективный способ – получение экспериментальных данных. Именно на базе них будет принимать принципиальные решения президиум НТС.

Короткое замыкание

Площадка, где будут отрабатываться новые технологии, уже есть. Эта честь выпала Белоярской АЭС. Мы узнали, какие еще предприятия будут вовлечены в проект.

- На каких площадках будут расположены основные звенья топливного цикла?

Вячеслав Першуков: К завершению ФЦП в 2020 году на площадке БАЭС должен быть сооружен комплекс быстрых реакторов вокруг пристанционного топливного цикла (ПЯТЦ). Это мощности по переработке ОЯТ и фабрикации. То есть ЯТЦ практически замкнут, открыта возможность для создания промышленного энергокомплекса, вероятно, на той же площадке, где каждый элемент ЗЯТЦ должен быть оптимизирован, экономически отточен.

Евгений Адамов: Есть несколько очевидных причин комплексной посадки всех объектов «Прорыва»: прежде всего исключение перевозок ядерных материалов из соображений экономики и безопасности, а также нераспространения. При дальних перевозках потребуется выдержка ОЯТ в течение нескольких лет, для снижения энерговыделения. Каждый год выдержки - преумножение ядерных материалов, которые должны крутиться в топливном цикле, со всеми вытекающими последствиями.

БАЭС уже развивается как центр отработки АЭС с реакторами на быстрых нейтронах. Как минимум до 2021 года будет работать БН-600, не позднее 2015 года можно ждать начала эксплуатации БН-800. Рядом активно переоснащается реактор ИРМ, обеспечивающий возможность после реакторных исследований. Приоритетным центром площадки логично сделать ПЯТЦ. Пуск БРЕСТ назначен на 2020 год. А с изменениями в ТЗ на БН-1200 с учетом задач «Прорыва» возникает крайне интересная возможность на базе ПЯТЦ и БН-1200 создать первый промышленный энергокомплекс не слишком далеко от того же 2020 года.

- Где будет производиться топливо для новых реакторов?

Вячеслав Першуков: Технологическую линию по опытному производству смешанного плотного нитридного топлива для последующих испытаний на БОР-60 планируется создать во ВНИИТФ. А вот производством полномасштабных экспериментальных ТВЭ и ТВС для радиационных испытаний, как собственно топливной керамики, так и конструктивных вариантов изделий на БН-600,займутся на СХК.

Евгений Адамов: Для производства плотного нитридного топлива для лабораторных испытаний выбран ВНИИТФ, так как у него есть цепочка камер с инертной атмосферой, право и умение работать с плутонием, ну и конечно, квалифицированные специалисты. Есть еще один немаловажный фактор - наличие коллектива математиков, моделирующих технологические процессы.

Научное руководство производством ТВЭ и ТВС будет осуществлять ВНИИНМ, таблеток - подольский «Луч», в ЦО войдет, может быть, кто-то из ВНИИХТ и из НИИАР. За моделирование технологий и изготовление образцов возьмется ВНИИТФ. К 2017 году мы будем иметь некоторое количество облученных сборок, материалы начнут «крутиться» в первой очереди ПЯТЦ. В 2020 году достраивается вторая очередь ПЯТЦ, для топлива с БРЕСТ. Следующий этап – запуск БН-1200. Это уже прообраз будущей промышленной технологии.

- Почему остановились именно на пристанционном цикле?

Вячеслав Першуков: В предельном случае крупных энергокомплексов нет пристанционного цикла - нет и замыкания. Пристанционный цикл позволит решить вопрос переработки ОЯТ, производства смешанного уран-плутониевого топлива, сократит логистические операции с делящимися материалами, уменьшит затраты на инфраструктуру АЭС за счет снижения объемов предварительного хранения ОЯТ в бассейнах выдержки и уменьшения РАО. Для отработки всех вариантов технологий по переработке ОЯТ предусмотрено строительство в НИИАР полифункционального радиохимического комплекса. Надеюсь, это поможет оптимизировать набор технологий.

Евгений Адамов: Цикл может быть пристанционным, а может таким и не быть. Главное, что он замкнутый. На БАЭС будет несколько быстрых реакторов, и этого точно хватит, чтобы оправдать пристанционный топливный цикл. Там мы наглядно и компактно отработаем все элементы замыкания. Скорее всего, первая загрузка будет с СХК. После этого понадобится только подпитка ураном-238, так называемыми хвостами. Облученное топливо будет перерабатываться в порошки, из них изготовят таблетки, потом твэлы, которые снова загружаются в активные зоны. Наша задача – выделить из цикла отходы, которые укладываются в логику радиационной эквивалентности: сколько из земли достали радиоактивности с урановым сырьем, столько и вернули отходов. Сохраняем природное радиационное равновесие. Если мы получим такой баланс, проблема отходов решена. То есть атомная энергетика станет естественно «зеленой».

Но это не означает, что при каждой АЭС нужно создавать ПЯТЦ. Никто не знает, как будет выглядеть карта генерации, когда появятся магистральные линии электропередачи из сверхпроводящих материалов. Изменится все картина энергопроизводства мира, так же как оптоволокно перевернуло коммуникации.

К 2017 году первая очередь ПЯТЦ должна быть построена. К тому времени реактора, который бы полностью работал на плотном топливе, еще не будет. Но будут БН-600 и БН-800, на которых можно испытывать экспериментальные сборки с плотным топливом.

Вячеслав Першуков: ПЯТЦ имеет еще ряд преимуществ: переработка и фабрикация топлива с использованием энергетического плутония на месте, радиационные материалы не покидают территорию ПЯТЦ, нераспространение. А это очень важно с точки зрения экспорта технологии в страны, которые только начинают развивать атомные программы.

- Что можно сказать об экономической модели реакторов со свинцовым и с натриевым теплоносителем?

Вячеслав Першуков: Экономика пока не просчитана в полном объеме, как у реактора ВВЭР. Но в этом году мы постараемся сделать первое приближение. Оценка будет грубой, поскольку нет эксплуатационных характеристик, фактических данных о затратах. Если на первом этапе удастся оценить объем капитального строительства с точностью 20 – 25%, это будет очень хорошо.

- Какая роль уделяется уже парку реакторов ВВЭР?

Евгений Адамов: ВВЭР остается на ближайшую перспективу рабочей лошадкой ядерной энергетики в России, как и PWR в мире. Однако их технологические возможности (если не брать экзотические варианты) близки к исчерпанию. Любые вложения принесут лишь незначительные улучшения характеристик, ухудшая, к сожалению, и так не слишком хорошую экономику. Продолжится накопление ОЯТ, потребуется развитие сырьевой базы и разделительных мощностей. Коренное решение этих проблем возможно лишь с реакторами на быстрых нейтронах при замыкании топливного цикла.

Нужны энтузиасты

Проблемы у «Прорыва», конечно, есть, но, уверены руководителей проекта, все они решаемы. Наиболее острой названа нехватка кадров. По словам Евгения Адамова, необходимо преодолеть инертность и позаботиться о смене для специалистов, обладающих критическими знаниями.

Евгений Адамов: Есть бюрократические моменты: взаимодействие с надзорным органом или строители, которые не умеют работать быстро и качественно. Берии сейчас нет, но есть Кириенко, который лично руководит координационным советом проекта. Вопросы государственного, отраслевого и межотраслевого уровня решает именно КС. И если сохранится тот настрой, который сейчас есть у руководства Росатома, то бюрократические вопросы легко решатся.

К сожалению, люди у нас в основном уже разучились работать эффективно. Многие считают, что для отработки нитридного топлива, например, нужно 30 лет. А ведь на получение плутония у Бочвара ушло всего три года! И реакторы строили примерно за то же время. Мы должны изменить эту ситуацию.

- Какие проблемы вы считаете наиболее острыми?

Евгений Адамов: Ключевая проблема - люди. Из ядерной энергетики где-то в 1970-е годы уходили теоретики, например в термояд. Считалось, что с атомом все проблемы решены. Остались только инженерные вопросы. А инженеры могут до бесконечности улучшать то, с чем работают, но, как правило, не способны создавать что-то принципиально новое. Остались пока очень хорошие специалисты, свободные от консерватизма, но их единицы. Но вспомним, что советскую атомную отрасль тоже создали меньше сотни человек.

Люди в нашем проекте обязаны держать ответ за конечный результат, не допуская пошива тришкиного кафтана или воздвижения вавилонской башни. Но надо помнить, что это не конвейер, а скорее ювелирное ателье. Мы ищем не просто лучших специалистов, а настоящих энтузиастов, подвижников. В этом году мы соберем ключевую команду. От нее будет зависеть очень многое.

Вячеслав Першуков: Главное - привлечь специалистов инженерного и научного профиля. До недавнего времени в высшем образовании основное внимание уделялось подготовке специалистов в области экономики и права. Это важно и нужно при перестройке экономики. Но теперь на первое место выходят задачи инженерного обеспечения политических решений о развитии инновационной экономики. И я вижу роль и ответственность Росатома (в том числе, проекта «Прорыв») в демонстрации возможности научно-технического сообщества обеспечить переход России от сырьевой экономики к экономике знаний и передовых технологий.

Хочешь всегда знать и никогда не пропускать лучшие новости о развитии России? У проекта «Сделано у нас» есть Телеграм-канал @sdelanounas_ru. Подпишись, и у тебя всегда будет повод для гордости за Россию.