Накануне Нового года профессор Б.И.Нигматулин опубликовал на сайте статью /5/, в которой со свойственной ему широкой эрудицией и удалым задором подверг критике проект «Прорыв» и ту концепцию ядерной безопасности, которая впервые аргументировано изложена в статье /6/. Предмет критики представляется чрезвычайно важным и актуальным во многих отношениях, и следует рассмотреть его подробней. Его статья не претендует на научное исследование, базирующееся на результатах экспериментов и расчётов, на анализах моделей и гипотез. Она представляет собой мнение учёного, имеющего большой  опыт и глубокие знания в сфере обоснований безопасности и работоспособности объектов использования атомной энергии, а также в области управления этим использованием. Поэтому и моё отношение к содержанию /5/ есть не более, чем мнение другого учёного. Думается, что конструктор реакторной установки, проектант или оператор АС рассмотрели бы предмет обсуждения  совсем с других точек зрения, придав объёмность и перспективу проблеме, беспокоящей всех атомщиков: что надо делать сейчас для развития атомной энергетики в будущем.

Статьи Б.И.Нигматулина последних лет основываются на сопоставлении экономических и статистических показателей, относящихся к тепловой и атомной энергетике. Острый ум и жизненный опыт приводят его к неожиданным и подчас парадоксальным выводам. Безусловно, в экономике и статистике есть своя специфика, свои профессиональные особенности, поэтому специалистам из других сфер следует особенно аккуратно и щепетильно использовать их результаты. Нередко можно наблюдать, как учёные, достигшие определённых степеней и званий в своей профессии, легко вторгаются в смежные науки, зачастую претендуя на роль и значение своих мнений. Это очень тонкий вопрос. Дилетантами были Л.Толстой в истории, Э.Шрёдингер в философии, И.Бродский в лингвистике, но их концепции и мнения оказали большое влияние на эти науки. Во всяком случае, я бы не взялся оценивать, интерпретировать или переосмысливать экономические выкладки Б.И.Нигматулина. Время покажет.

Также оставим в стороне его замечания по поводу физических и конструктивных недостатков реактора БРЕСТ. В 2003-2004 годах я участвовал в нескольких экспертизах технических материалов, представленных НИКИЭТ, после которых  не сомневаюсь, что проблемы конструирования реакторной установки, обоснований её безопасности известны её авторам в значительно большем объёме, чем  любому эксперту. Все эксперты были объединены в несколько групп, и я оказался в команде с такими известными специалистами, как А.Я. Крамеров и В.П.Спасков. Например, одно из тех наших замечаний совпало с нынешним мнением Б.И. Нигматулина о важности изучения теплофизических, механических и химических свойств свинца на крупномасштабном неядерном стенде мощностью 10-20 МВт. Тогда профессор В.В.Орлов заметил, что равновесную зону можно получить только при мощности минимум 300 МВт.

Как правило, разработчики объекта глубже других знают недостатки своих обоснований, поэтому среди учёных действует презумпция порядочности, которой должен следовать любой эксперт. Не случайно процедура экспертизы предусматривает тесные обратные связи между разработчиком и критиком, направленные на обсуждение замечаний. Только после этого результаты экспертизы могут становиться публичными. Разумеется, критиков много больше, чем разработчиков, и их замечания могут оказаться существенными и полезными особенно после обстоятельных дискуссий. 

Но самым придирчивым критиком является сама жизнь, опыт эксплуатации. Поэтому, хотя первый ВВЭР вступил в строй в 1964г., научные исследования в обоснование безопасности этого типа реакторов  ведутся до сих пор. И никто не обвиняет авторов ВВЭРов в авантюризме. Идея БРЕСТа родилась более 20-и лет назад, но долгое время её не замечали и не финансировали, а потом ещё было время, когда её отметили, чтобы поставить на ней крест. В таких условиях обоснования безопасности, разумеется, будут иметь недостатки. Так что любые сегодняшние замечания должны быть восприняты разработчиками с признательностью, а читателями со скептицизмом.

Многим не очень нравится свинец в качестве теплоносителя по разным причинам из-за его механических, химических, токсических и т.п. свойств. Кто-то отвергает его по эстетическим мотивам. Встречается даже филологическая критика, мол, выражение «полный свинец» на русском языке звучит двусмысленно и цинично. Да, и латинское название Плюм-Бум вызывает глумливые коннотации.

И я решил добавить к ним своё понимание проблем, затронутых в /5/, и методов их решения. Я тоже присутствовал на семинаре в РАН, о котором упомянул Б.И.Нигматулин, и, действительно, разделяю со многими уважаемыми мной людьми мессианские иллюзии по поводу атомной энергетики, основываясь на представлениях, которые изложу ниже.

Развитие любой технологии сопровождается периодическими попытками сформировать стратегию действий, обеспечивающих это развитие. По существу, любая такая стратегия выражает стремление предвидеть будущее. Как тут не вспомнить замечательную шутку: «если хочешь насмешить Господа, расскажи ему о своих планах». История человечества наполнена руинами различных прогнозов, которые никогда не реализовались, хотя иногда развитие жизни совпадало с человеческими планами. Это происходило, как правило, тогда, когда попытки предвидения строились на научной основе, на уже познанных законах природы. Ведь наука – это поиски закономерностей, вытекающих из имеющегося опыта прошлого, и прогнозы, построенные на этих закономерностях, сбываются чаще.

Несколько поколений были принуждены изучать одну из экономических теорий, которая претендовала на открытие законов, столь же всеобщих и непреложных, как законы природы. Так как по этой теории экономический базис формирует идеологическую надстройку, то с помощью этих законов казалось возможным предвидеть будущее. Многие сохранили в подкорке уверенность в реализации таких планов, которые строятся на насущных  потребностях, на стремлениях желательного развития, на экстраполяции экономических показателей. Тогда-то они вызывают улыбку Господа. Будущее – это не колея, заложенная в настоящем, а свет маяка, который мерцает нам по-разному.

В атомной энергетике хорошо известны примеры таких прогнозов, сделанных до и после Чернобыльской аварии /7/.  До 1986г. эти прогнозы основывались, в первую очередь, на экономических реалиях: освоенные конструкции, конкурентоспособность, эффективность, возможности промышленности, потребности производства и т.п. Безопасность возникла среди государственных приоритетов только в 1989г., но за прошедшие четверть века вновь отступила на вторые роли.

Данные заметки вызваны стремлением напомнить о ключевой роли безопасности, о том, что ядерная безопасность – непременное условие развития атомной энергетики. Такие взгляды позволяют иначе взглянуть на многие проблемы и предложить альтернативные подходы к оценке различных стратегий в атомной сфере.

Очевидно, что стратегия развития атомной энергетики должна быть частью более общей стратегии развития российской энергетики. В ней должны быть предусмотрены такие основные показатели, как тип, единичная мощность, количество, места расположения планируемых к сооружению энергоблоков. А когда эти основные показатели выбраны, намечаются контуры обеспечивающей инфраструктуры: подъездные пути, электрические сети, городские коммуникации и т.п. При выборе типов энергоблоков определяющую роль играют грядущие потребности и сегодняшние возможности промышленности, особенно её способность   изготовления нестандартного крупногабаритного оборудования: турбин, генераторов, корпусов котлов, реакторов, парогенераторов и т.д. В 60-е годы именно ограниченные возможности промышленности по изготовлению корпусов реакторов стали стимулом развития канальных реакторов, РБМК.

Различные варианты стратегии сопоставляются по своим показателям, в состав которых входит конечная стоимость решений. Само наличие стратегии, безусловно,  уже имеет определённое значение. Подмечено, что при формировании градостроительных планов стоимость земли на выбранных направлениях развития немедленно возрастает. Так экономика реагирует на расширение рынков.

В настоящее время существуют разные классификации видов энергетики. Наиболее распространена та, которая основана на типе топлива: тепловая, использующая углеродосодержащее топливо (газ, уголь, нефть, торф), атомная, где используется ядерное топливо, и альтернативная, использующая  возобновляемые источники энергии (ГЭС, солнечные, ветряные, приливные и т.п.). У каждой из них имеются свои достоинства и недостатки, не все из которых можно оценить количественными показателями. И не все из этих показателей легко привести к стоимостным. Вместе с тем, при оценке разных типов энергоблоков необходимо отслеживать всю цепочку переделов руды до конечного продукта – электроэнергии. Соответственно, и вредные воздействия от эксплуатации должны учитывать цепочки угроз, возникающих при всех этих переделах. Иногда это называется расчётом внешних издержек или экстернальностей.

Так, например, при эксплуатации ТЭС следует учитывать не только реальные воздействия от выбросов окислов углерода, серы, азота, аэрозолей золы и т.п. Надо помнить, что при добыче, транспортировании, подготовке углеродосодержащего топлива также существуют выбросы, сбросы, отходы, воздействующие на человека и окружающую среду. А затраты на вывод из эксплуатации ТЭС надо складывать со стоимостью работ по рекультивации объектов добычи топлива: шахт, карьеров, терриконов, нефтяных и газовых месторождений и т.п.

При оценке солнечных электростанций зачастую забывают, что изготовление зеркал, панелей, преобразователей наносит свой вред окружающей среде. При анализах экономики ГЭС не рассматриваются проблемы вывода из эксплуатации гигантских водохранилищ, демонтажа плотин и т.д.

Действующие в настоящее время государственные программы, направлены на развитие атомной энергетики на базе конверсионных реакторов. Но экономические расчёты, положенные в обоснования этих программ, как будто оставляют за скобками очевидный факт, что ликвидация последствий одной Чернобыльской аварии уже стоила больше, чем выручка от продажи электроэнергии от всех советских АС. Ликвидация последствий аварий на АС Фукусима ещё не закончена, но затраты на неё  уже превысили 150 млрд. долларов. О какой экономике можно говорить в таких условиях? После ядерной аварии считают сначала  зиверты, а лишь потом рубли.

Тем не менее, современные стратегии развития атомной энергетики опять основываются на экономических расчётах стоимости установленной мощности, на сравнении атомной и тепловой энергетики по стоимости кВт.часа, фунта урана, барреля нефти, по величинам кпд, киум и т.п. Казалось бы, резкие скачки цен на нефть и газ, происходившие за последние десятилетия, должны были бы вызывать скептицизм в отношении любых экономических прогнозов. Разумеется, для уже построенных объектов разного типа можно сопоставить экономические показатели между собой. А вот экстраполяция  таких показателей для будущих объектов впрямую зависит от периода времени, для которого проводится сопоставление, от соотношения цен на органическое и ядерное топливо, стоимости труда, металлов и т.д. И результаты расчётов существенно зависят от допущений, положенных в основу экстраполяции.

Какие же научно установленные факты следует принимать во внимание при оценке стратегии развития атомной энергетики? Суммируем их:

1.      Концентрация энергии в ядерном топливе может быть в миллионы раз выше, чем в органическом.

2.      Ликвидация последствий тяжёлой аварии на эксплуатируемых АС многократно превышает выручку от продажи выработанной электроэнергии.

3.      Технологии использования тепла на базе  органического топлива развивались тысячелетиями, а ядерного – несколько десятилетий.

4.      На действующих ныне АС методы защиты от тяжёлых аварий только количественно, а не технологически отличаются от принятых  на тепловых станциях.

5.      Физические идеи, положенные в основу перспективных источников электроэнергии таких, как термоядерные реакторы, МГД-генераторы, использование газогидратов и т.п. пока далеки от реализации в приемлемых промышленных технологиях.

6.      Разведанные запасы ядерного топлива, добываемого по существующим технологиям, с учётом вовлечения всего урана и тория в топливный цикл в десятки раз выше, чем органического.

7.      На сегодняшнем уровне знаний и технологий так называемые возобновляемые источники электроэнергии вряд ли способны вырабатывать  более 10% от мирового производства энергии, получаемой с применением ископаемого топлива.

Все эти тезисы хорошо известны специалистам, являются предметом оживлённых дискуссий, разносторонне обсуждались на данном сайте, причём последние три влияют не на сущность последующих выводов, а касаются лишь их реализации.

Именно первые два из приведённых выше тезисов свидетельствуют, что человечество столкнулось с принципиально новой технологией производства энергии, сопоставлять которую с иными технологиями следует не по экономическим показателям, а, в первую очередь, по их безопасности. Произошедший невиданный прежде скачок в теплотворной способности топлива обусловливает необходимость в смене парадигмы в оценке энергетических технологий. Третий тезис вселяет уверенность, что такая смена возможна, но для её создания ещё нужно время. Должны смениться поколения для осознания того, что ядерная энергетика нуждается не в совершенствовании барьеров и мер защиты от аварий, а в поисках таких конструкций, в которых ядерные аварии были бы  предотвращены за счёт собственных свойств внутренней  самозащищённости реакторов.

Время, на которое рассчитывается стратегия развития, представляется ключевым фактором для сопоставления её различных вариантов. Каждый процесс характеризуется своими постоянными времени, временами релаксации, периодами распада. Для человека и подавляющего большинства антропогенных технологий таким временем является срок жизни, период смены поколений, которые оцениваются десятками лет. И, естественно, сопоставление таких технологий производится экстраполяцией экономических показателей на эти сроки. Ядерная же энергетика – это технологически реализованное производство электроэнергии, возможное тысячелетиями, и к ней должны применяться другие временные масштабы. Именно технологическая реализация отличает её от таких вполне возможных в будущем, но на сегодня экзотических технологий, как термоядерные установки, использование газогидратов и т.п.

Часто можно слышать, что энергетика производит кВт.час, а не безопасность, что безопасная, но дорогая энергетика столь же не нужна, как дешёвая, но опасная. Разумеется, всё это правильно. Но ограниченность запасов ископаемого топлива переводит дискуссию в столь отдалённое будущее, о котором у нас могут быть не научно установленные представления, а только фантазии. Поэтому сопоставление технологий по нынешним экономическим показателям непродуктивно и не целесообразно. К сожалению, нам зачастую только кажется, что мы знаем истинную картину мира. На самом деле, у всех нас всегда есть лишь сегодняшнее приближение в её понимании.

Анализы произошедших ядерных аварий привели к развитию и углублению представлений о безопасности, которые обусловили эволюцию и ужесточение требований к её обеспечению. В докладах западноевропейской ассоциации регулирующих органов WENRA, также как в статьях некоторых наших специалистов, формируются требования к будущим реакторам по исключению радиационных последствий любых аварий за пределами площадки АС или даже за границами реакторного здания энергоблока. То есть при гипотетических авариях сверхнормативное радиационное воздействие должно быть локализовано внутри барьеров глубоко эшелонированной защиты АС. Возможность выполнения такого требования является предметом отдельного рассмотрения для проектируемых ныне конверсионных реакторов.

Наряду с этим, в конце прошлого века возникло понимание, что перспективы атомной энергетики связаны не с дальнейшим развитием конверсионных реакторов, а с системным переходом к  разработке новых, действительно, энергетических ядерных реакторов, предназначенных сугубо для мирного использования /6,8-10/. То есть, сделан следующий шаг в понимании проблем безопасности: попытка разработать такие конструкции, в которых ядерные аварии были бы  исключены за счёт собственных свойств реакторов. Разумеется, пока предложенные конструкции несут следы предыдущего развития, но лиха беда –  начало.

Чтобы ядерная энергетика имела достойное её возможностей будущее, она должна стать практически безопасной. Я уже не раз писал о том, что задача практического исключения ядерной аварии, по сути, состоит в разработке таких объектов, срок службы которых много меньше времени вероятного наступления аварии. Но для этого нужны принципиально иные, чем эксплуатируемые ныне реакторные установки. Когда будет решена задача практического исключения ядерных аварий, их экономические показатели отойдут на второй план.  И эти реакторы будут названы энергетическими с большими основаниями, чем нынешние ВВЭР.

Развитию этой работы должна предшествовать подготовка, обобщение имеющегося опыта реакторостроения. Все существующие наработки, варианты конструкций твэлов, активных зон, реакторов, видов теплоносителей, замедлителей и т.п. необходимо проинвентаризовать с позиции ядерной безопасности, внутренней самозащищённости, способности предотвращать ядерные аварии. Это надо сделать для того, чтобы разработкой новых типов реакторов занимались не только немолодые специалисты на излёте творческой активности, а дерзкая, заточенная на будущее молодёжь, которую следует привлечь в нашу отрасль.

На упомянутом выше семинаре обсуждалась наряду с другими стратегия /11/, которая во многом исходит из перечисленных выше тезисов, да и сами эти тезисы формировались отчасти под идейным влиянием авторов /11/. Однако её очевидная ограниченность состоит в апеллировании к экономическим показателям и фиксации на конкретном типе ядерного реактора. Нельзя же исключить того, что при реализации этой стратегии будут обнаружены такие особенности прокламируемой технологии, которые сделают невозможной её масштабную эксплуатацию.

Но независимо от этого стратегия  имеет другую, не техническую, а более важную социальную цель. Давая перспективу дальнейшему развитию ядерной энергетики, поискам конструкций практически безопасных реакторных установок, она  способствует самому главному – формированию условий для привлечения талантливой молодёжи в атомную сферу. Само наличие, а не содержание стратегии создаёт условия для развития физических и реакторостроительных кафедр, повышения интеллектуального потенциала отрасли. Школьников надо привлекать в МИФИ, МВТУ, ТПУ и т.п. институты, а молодые люди после их окончания должны стремиться работать не в банках, за границей или в нефтегазовых кормушках, а в атомных НИИ.

Этой цели служат общественные информационные центры Росатома, весьма своевременно появляющиеся в ряде ключевых городов, музеи АЭС, создание которых поддерживает Росэнергоатом. Только эти музеи надо перенести из пристанционных городков в соответствующие областные центры Курск, Ростов, Воронеж и т.п., где их эффективность возрастёт пропорционально отношению численности таких городов. Все эти действия следует скоординировать с деятельностью Ядерного Общества России, особенно его молодёжного отделения и школьной комиссии. Только если такое привлечение молодёжи состоится, можно рассчитывать на успех в развитии, и тогда ядерная энергетика займёт то место в экономике, на которое иные энергетические технологии даже не смеют претендовать.

Действующая энергетика на конверсионных реакторах не имеет долговременного будущего. Ее роль – родить новые практически безопасные типы реакторов и отмереть. Все творческие силы, которые атомная энергетика еще способна собрать, должны быть брошены на поиск и реализацию иных типов безопасных реакторов, которые только и могут обеспечить долговременные потребности человечества в электроэнергии.

Совершенствование технологий тесно связано устройством общества. Если прогресс – это линейное улучшение во времени, то атомная энергетика  –  очевидное свидетельство технологического прогресса в энергетике, который сложным образом зависит от социальных изменений в обществе. Общественное же устройство изменяется по кругу, циклически колеблясь от свободы к тоталитаризму. Вектор времени превращает окружность в спираль. Так что кажущийся прогресс в общественном устройстве – предвестник возвратных изменений. И здесь оценка тенденций зависит от точки зрения субъекта, для которого свобода  всегда ограничена нормой, рамой или рампой, а «самодержавие – удавкой». А так как механизм взаимодействия технологических и социальных изменений никому не подвластен, то каждый должен действовать в меру отпущенных ему знаний, сил и разума. Любые прогнозы нужны и полезны не для того, чтобы предугадать дорогу в будущее, а только для того, чтобы правильно сделать следующий шаг.

Литература
1.     Федеральный закон «Об использовании  атомной энергии» от 21.11.1995г. № 170-ФЗ.
2.     Термины и определения по ядерной и радиационной  безопасности. Глоссарий.
-М.: НТЦ ЯРБ, 2004.
3.     Федеральный закон «О радиационной безопасности населения» от 09.01.1996г.
4.     Radiation Protection ICRP Publication 60.1990 Recommendations of the International Commission on Radiological Protection. Pergamon Press.