Институт проблем безопасного развития атомной энергетики РАН (ИБРАЭ) в
ноябре 2018 года отметил свое 30-летие. За прошедшие десятилетия ИБРАЭ стал
одним из ведущих мировых научных центров по изучению безопасности на ядерных
объектах. О прошлом, настоящем и будущем института и о перспективах развития
ядерной энергетики ТАСС рассказал создатель ИБРАЭ, научный
руководитель института академик РАН Леонид Большов.
— Леонид Александрович, атомные станции существуют с
1970-х годов. Почему решение заниматься их безопасностью было принято только 30
лет назад?
— Институт был создан исключительно потому, что 26 апреля 1986 года
произошла одна из самых крупных в мире аварий — авария на Чернобыльской
АЭС. В процессе ликвидации последствий выяснилось, что знаний именно по тяжелым
аварийным ситуациям на АЭС — как они возникают и как их преодолевать —
недостаточно. На уровне политбюро ЦК КПСС, то есть на самом высшем уровне
руководства СССР, было принято решение создавать институт, независимый от
промышленности и органов надзора, который будет заниматься научными вопросами в
обосновании безопасности на АЭС, помогать повышать уровень безопасности с
научной точки зрения.
— Среди сотрудников действующих АЭС на тот момент не было
специалистов по безопасности?
— Когда произошла Чернобыльская авария, стало понятно, что люди, которые
осуществляют техническое руководство АЭС, очень хорошо разбираются в
действующих станциях — знают все про их проектирование, эксплуатацию,
проектные аварии, но только не про тяжелые аварии.
Понимаете, тогда в принципе считалось, что таких аварий на АЭС не бывает.
Предлагалось даже строить АЭС на Красной площади, так все были уверены в
невозможности нештатных ситуаций. Единственная крупная авария на АЭС случилась
в 1979 году на американской станции Три-Майл-Айленд (крупнейшая авария в
истории коммерческой атомной энергетики США — прим.ТАСС). Тогда произошло
расплавление около 50% активной зоны реактора, но за пределы станции
радиоактивность не вышла. Это было серьезным предупреждением для мировой
атомной энергетики. Но в Советском Союзе мы, честно говоря, легко прошли мимо
этого события, решив, что это американцы, у них уровень подготовки операторов
недостаточно высокий, так как на этих позициях работают люди без высшего
образования — у них моряки после службы на атомных подлодках управляют
реакторами. А у нас на АЭС работают инженеры, которые заканчивают высшие
учебные заведения, прежде всего, Московский инженерно-физический институт
(МИФИ, в настоящее время — Национальный исследовательский ядерный
университет "МИФИ").
— Как вы стали специалистами по тяжелым авариям на АЭС?
— На место Чернобыльской аварии прилетел Евгений Велихов (выдающийся физик,
долгие годы возглавлял Институт атомной энергии им. И.В. Курчатова
— прим.ТАСС). И убедился, что его коллеги не знают ответов на многие
вопросы. Он стал привлекать физиков из Курчатовского института, из разных
подразделений, которые не были связаны с атомной энергетикой. Например, я
занимался вопросами разных новых технологий — лазеры, нелинейная оптика,
лазерный синтез и много чего другого. И в первые дни после аварии нам пришлось разбираться
с тем, как ведет себя расплав топлива внутри четвертого блока АЭС, с какой
скоростью он расплавляет подстилающие конструкции и породы, как быстро дойдет
до водоносного горизонта и что нужно сделать, чтобы гарантированным
образом это предотвратить. Используя весь опыт, накопленный до этого времени
при анализе разных физических и технологических процессов, мы достаточно
быстро, буквально за две недели, построили науку по взаимодействию расплава
активной зоны с окружающей средой и подготовили рекомендации по
гарантированному застыванию расплава.
— Например? Что принципиально нового было предложено?
— Мы придумали и обосновали строительство ловушки для расплава топлива под
четвертым блоком Чернобыльской АЭС, что на удивление было быстро выполнено: в июне
1986 года шахтеры уже вырыли туннель, собрали плиты, металлические конструкции,
сварили вместе трубы, по которым должна была течь вода на случай, если расплав
проплавит фундаментную плиту четвертого блока.
— Чем вы с коллегами стали заниматься после завершения ликвидации
аварии в Чернобыле?
— После сооружения саркофага над реактором мы вернулись к своим
непосредственным обязанностям и думали, что дальше жизнь так и
продолжится. Но в 1988 году меня вызвал Велихов и сказал, что принято решение
создавать академический институт, а, мол, я в Чернобыле показал, что разбираюсь
в этой тематике, — так я и стал руководителем ИБРАЭ. Очень многое из того, чем
мы тогда начали заниматься, воспринималось поначалу в штыки
— высокопоставленные представители атомной науки говорили нам, что тяжелые
аварии нужно предотвращать, а не изучать. И двери Министерства по атомной
энергетике для нас первые несколько лет были закрыты на большой замок. Поэтому
мы пошли на мировой рынок и благополучие института в первые 10–12 лет в немалой
степени было связано с тем, что мы повышали безопасность атомной энергетики
США, Франции и Германии.
От ловушек расплава
до ядерных кодов
— Каковы, по вашему мнению, основные результаты ИБРАЭ за прошедшие
десятилетия?
— Изучая тяжелые аварии, как они происходят, в чем отличия от работы атомной
станции в штатном режиме, ученые описывают многие процессы. Начиная от того,
как в реакторе течет вода, и заканчивая тем, как во время водородного взрыва
летят продукты деления, как радиоактивные продукты деления урана попадают в
атмосферу и распространяются в зависимости от направления ветра, осадков и
многие, многие ситуации. Все это легло в основу создания физических и
математических моделей, компьютерных кодов или просто кодов, как мы их
называем. Специалистам ИБРАЭ удалось создать такие коды для всех процессов,
которые возможны на современных АЭС.
— Как вы проверяли свои модели? Раньше не было современных
компьютеров и таких вычислительных способностей.
— Например, ловушку под четвертым блоком Чернобыльской АЭС мы уже
рассчитывали с помощью двумерных моделей, и картинки были типа тех, что и
сейчас можно увидеть, потому что мы занимались самыми передовыми областями
науки. Как вы знаете, верификация любых моделей — эксперимент, но
специально поставленный в контролируемых условиях, с предварительными
расчетами. Один из первых подобных проектов — о том, как при аварии на АЭС
удержать расплав урана в корпусе реактора, — был организован в
Курчатовском институте. Мы обеспечивали расчетно-теоретическую часть этого
проекта. А физики Курчатовского института проводили само удержание. На основе
этих расчетов и экспериментов была дана рекомендация строить ловушки на новых
реакторах для удержания расплавленного топлива заранее, а не после того, как
случилась авария.
— В чем их основной принцип?
— Ловушки нужны на случай, если в корпусе реактора расплав активной зоны
удержать не удалось, корпус проплавился. Тогда расплав должен попасть внутрь
ловушки — зоны с охлаждаемой водой стенками. Внутри этой зоны также
содержится так называемый жертвенный материал, который быстро расплавляется,
приводит все в жидкое состояние. И дальше эта радиоактивная смесь бурлит как
кастрюля на плите, а стенки охлаждаются. Важно, что радиоактивность не улетает
вверх и не опускается вниз.
Другой пример — одна из наших недавних работ, которую мы выполнили
вместе с коллегами из Института по эксплуатации атомных станций, — создали
"цифровой двойник" первого блока второй Нововоронежской АЭС. Это
цифровые модели, которые описывают физические процессы, протекающие на АЭС в
самых разных условиях, например, что произойдет при пуске: появляется
возможность заранее проверить, правильно ли создан проект. Если вдруг возникают
какие-то отклонения, можно спрогнозировать, к чему это может привести.
Еще одно направление нашей работы, которое родилось также в результате
трагедии, и я даже помню когда — в конце 1988 года после Спитакского
землетрясения (крупное землетрясение в Армении — прим. ТАСС). Оно
немного задело атомную станцию в Мецаморе.
— Землетрясение повлияло на АЭС?
— Самую малость зацепило, ничего критичного там не было, но местные жители
стали выступать против АЭС, требовали ее закрыть. Чтобы разобраться в ситуации,
приехали специалисты из нашего института и из США. И тогда первый раз мы
построили модели, как радиоактивность, вылетевшая при той или иной аварии из
станции, распространяется с учетом ветра, дождей и прочего. Появилось
направление, которое сейчас является одним из основных в работе ИБРАЭ,
— научная основа радиационного мониторинга и аварийного реагирования. За
прошедшие годы в 29 регионах нашей страны были созданы системы радиационного
мониторинга. Они собраны в единую комплексную систему мониторинга защиты
населения (КСМЗН). Вся полученная на них информация стекается в ситуационный
кризисный центр МЧС и в ситуационный кризисный центр "Росатома". А у
нас здесь в академическом институте 24 часа в сутки семь дней в неделю
работает центр научно-технической поддержки этой системы.
Переход к новой
ядерной энергетике
— После аварии на Чернобыльской АЭС была проделана большая работа.
Что же стало причиной аварии на японской АЭС "Фукусима-1" в 2011 году?
— Я вам рассказал, как мы отнеслись к аварии на американской станции. Точно
также японцы отнеслись к нашей аварии — это в диком СССР, где книжек не
читают, правил не соблюдают. Я был в 1992 году в составе академической
делегации в Японии, мы ездили по разным предприятиям, были и в TEPCO (Tokyo
Electric Power Company), которая эксплуатирует фукусимскую станцию. Спросили у
их представителей: как вы готовите своих операторов к тяжелым авариям? Они
сказали: какие тяжелые аварии? У нас очень хорошо обученные и очень хорошо
дисциплинированные операторы, у нас такого быть не может. И в итоге, они
наступили ровно на те же грабли, что и мы с Чернобыльской АЭС. Хотя МАГАТЭ их
два раза предупреждало, что не все в порядке с конкретными станциями, в том
числе с "Фукусимой-1". Однако японцы рассудили, что денег нужно на
эти исправления много, а эксплуатировать "Фукусиму" они собирались
только несколько лет, невыгодно им показалось исправлять ошибки.
— И в чем же была их ошибка?
— Это может звучать странно, но на самом деле, фукусимская авария показала,
что атомная энергетика — очень надежная технология. Что после гигантского
землетрясения и гигантского цунами практически все системы станции были в
рабочем состоянии. Но оказалось, что дизель-генераторы, которые в случае
чрезвычайной ситуации должны охлаждать реакторы и не дать им взорваться, были
поставлены в подвале. Японцы посчитали, что пятиметровая стена сможет защитить
их от цунами. Однако в 2011 году волна цунами была 15 метров. И она залила
дизель-генераторы и все оборудование. Поэтому они смогли запустить систему
охлаждения только на пятом и шестом блоках. А всего-то нужно было
— поднять эти генераторы повыше. И все. Не было бы аварии такого масштаба.
— Что предпринимала Россия, когда стало известно об аварии на АЭС в
Японии?
— Я был в это время в Вашингтоне и получил соответствующий звонок от
коллег. Предлагаю им, давайте просчитаем самый катастрофический сценарий:
все шесть блоков взорвались и выбросили радиоактивность в атмосферу, ветер дует
точно на Владивосток, и, когда облако приходит во Владивосток, там выпадает
ливень и все осаждается. Такого в жизни точно не бывает, вероятность этого
исчезающе мала. Но просчитали этот вариант, и выяснилось, что даже в этом
случае доза для самой чувствительной части населения — для детей — на
уровне 10 миллизиверт в год, то есть на здоровье никоим образом не повлияет.
Поэтому мы выдали четкие рекомендации, что в Приморье, Владивостоке ничего
делать не надо. Единственное, что мы посоветовали нашему правительству,
— включить на полную катушку работу с общественностью. В итоге в 400
пунктах проводились измерения радиационного фона и по всем каналам — ТВ,
радио, печать, бегущая строка — каждые 15 минут передавалась информация о
радиационном фоне — настолько малом, что причин для беспокойства нет.
— Японцы сотрудничали с вашим институтом?
— Они в первые месяцы ни с кем не стали сотрудничать именно вследствие того,
что не были готовы, не было у них информации, что делать в таких случаях.
Например, вместо того чтобы ограниченное число людей временно отселить,
почистить территорию и вернуть обратно, они отселили огромное количество
народу. Причем не сразу им сказали, что опасно, что не опасно, перепугали всех,
естественно. И расхлебывают эти последствия до сих пор — в Японии по
одному блоку АЭС запускается в год после неимоверных мучений. А страна без
своих природных ресурсов, для них атомная энергетика крайне как нужна. Но они
поставили под сомнение будущее своей атомной энергетики, а также создали
проблемы и в других странах. Например, немцы отказываются от строительства АЭС,
швейцарцы решили, что они выводят из эксплуатации блоки, и даже французы, у
которых 75% атомного электричества, под натиском зеленых взяли обязательство
снизить этот показатель до 50%.
Поэтому задача дальнейшего развития атомной энергетики заставляет нас
смотреть на новые технологии. В этом смысле у России сегодня есть очень серьезное
преимущество перед другими странами.
— О каких новых технологиях? Вы имеете в виду проект
"Прорыв"?
— Да, в стране с 2010 года действует ФЦП "Новые технологические
платформы атомной энергетики, замкнутый топливный цикл с быстрыми
реакторами", или проект "Прорыв", который дает возможность
надеяться, что у нас будут более безопасные и одновременно более дешевые
атомные станции. Они будут более эффективно использовать топливо — и не
уран-235, которого всего 0,7% в природной руде, а основной изотоп, уран-238, не
производя при этом оружейных материалов. И наш институт, хоть мы и не
занимались ранее реакторами на быстрых нейтронах, принял решение, что мы будем
развиваться в сторону новых технологий и сделаем систему кодов нового поколения
для таких атомных станций. И за последние восемь лет 17 кодов нового поколения
для свинцовых, натриевых и свинцово-висмутовых реакторов с описанием всех
процессов, в том числе на завершающих стадиях топливного цикла, были
разработаны. Более половины кодов уже прошли аттестацию в Ростехнадзоре и
используются нашими коллегами для обоснования безопасности на станциях нового
поколения. И мы активно продолжаем эту работу.
— Какие еще проекты будущего можете назвать?
— По завершающим стадиям ядерного топливного цикла приведу два примера. Была
в начале 2000-х годов проблема — Теченский каскад водоемов (хранилище
жидких радиоактивных отходов (ЖРО) — прим.ТАСС), принадлежащий
производственному объединению "Маяк". Это первое предприятие, где
делали плутоний для ядерного оружия. В годы холодной войны экологические
проблемы были далеко не первым приоритетом, потому высокоактивные отходы
сбрасывали в водоемы. И в конце 1990-х годов встал серьезно вопрос, что же с
такими водоемами делать. В годы с обильными осадками возникала угроза
переполнения водоемов и загрязнения обитаемой части поймы реки Теча. Мы
предложили модель поведения всей водной системы с двумя обводными каналами,
позволяющую вести мониторинг и управление уровнем воды. Ситуация стала
стабильной. Был также предложен комплекс мер, который приведет к тому, что
где-то ближе к 2045 году последние водоемы уже не будут содержать ЖРО. И в
дальнейшем объект можно будет снимать с контроля Ростехнадзора.
Второй пример — высокорадиоактивные отходы, которые накоплены на
"Маяке", требуют захоронения. Для этого предложено создать подземный
пункт захоронения РАО в Нижнеканском скальном массиве (Красноярский край).
Сегодня в "Росатоме" утверждена стратегия создания этого пункта. На первом
этапе будет организована подземная лаборатория, в которой будут проведены
исследования о возможности захоронения РАО. На основе полученных данных будут
принимать решение о строительстве пункта захоронения отходов. В общем, по
минимуму эта программа рассчитана до 2065 года.
— То есть теперь "Росатом" охотно вам заказывает проекты?
— Да, за 30 лет существования ИБРАЭ мы прошли путь от полного неприятия
до тесного взаимодействия с "Росатомом". Являемся сейчас головной
организацией по ряду проектов и рассчитываем это сотрудничество только
развивать в дальнейшем, не забывая при этом про независимость своего положения.
Беседовала Дарья
Золотухина
ТАСС, 08.11.2018