Чистый атом: В России запустят первую в мире ядерную энергосистему замкнутого цикла
Первую в мире ядерную энергосистему с замкнутым топливным циклом, как и первую в мире АЭС, запустят в России. И не когда-то в неопределенном будущем, а уже к 2030 году.
Опрошенные "РГ" эксперты сходятся во мнении: перед нами тот случай, когда отступать некуда. Срок-рубеж публично обозначен президентом России на Глобальном атомном форуме в Москве перед участниками и гостями из 118 государств. Что особенно важно - рубеж не просто обозначен, а заявлен с подачи первых лиц "Росатома" как важнейшее достижение российской атомной отрасли, равное по значимости Атомному проекту СССР.
И если вдруг встанет вопрос о подвижках вправо, на санкции, как это происходит с новым российским авиалайнером МС-21, стрелки не переведешь. Там и двигателю, и "черному" крылу, и авионике пришлось искать-создавать замену в России, во многих случаях - практически с нуля. А в технологии быстрых реакторов, в радиохимии, в производстве самых разных видов ядерного топлива нам ничего не нужно "импортозамещать": мы тут давно самодостаточны и ставим себя в пример другим.
Экспресс из Обнинска
Если принять за дату рождения атомной энергетики июнь 1954 года, когда на станции Обнинское в ста километрах от Москвы была пущена реакторная установка АМ-1 мощностью 5 мегаватт, то все за этим последовавшее можно представить как "Экспресс из Обнинска с остановкой в Чернобыле".
Под таким, условно, тезисом-заголовком "Российская газета" откликнулась на 50-летие первой в мире атомной электростанции. К тому времени, за 18 лет, от чернобыльского шока сумели оправиться, и атомные стройки мало-помалу возобновились. От каких-то объектов, даже в высокой степени готовности, решили отказаться и достраивать не стали. Вместо них появились новые - в других местах и на других площадках, включая зарубежные. Атом из России стал активно осваивать рынки в Китае, Индии, Турции, Египте, Бангладеш, в других странах, включая суверенные государства на пространстве бывшего СССР. В какой-то момент заговорили даже о "ренессансе" в атомной энергетике.
Но в марте 2011-го случилась Фукусима. Локомотив мировой атомной энергетики, набравший ход пуще прежнего, был вынужден притормозить. Однако эта пауза оказалась не такой долгой, как после Чернобыля, и коснулась не всех...
Что сейчас? В июне 2024-го в России громко отметили 70-летие пуска Обнинской станции, обновили и заново открыли музей "Первая в мире АЭС". А в сентябре нынешнего на Глобальном атомном форуме, как назвали его организаторы, отмечали уже 80-летие атомной промышленности в России. Форум проходил в Москве, на ВДНХ, в рамках Мировой атомной недели, и отпечатался в памяти тем, что было на нем публично заявлено.
Заявлено немало. Но сегодня - о главном. Технологии мирного атома, по словам президента России Владимира Путина, у нас рассматривают "как основу для широкого международного сотрудничества, для сближения государств".
- Мы строго выполняем взятые на себя контрактные обязательства, - сказал президент. - Вне зависимости от какой бы то ни было политической конъюнктуры. Мы отвергаем так называемый технологический колониализм, то есть не ставим наших партнеров в зависимость от российских технических решений, а, напротив, помогаем создать свою собственную суверенную национальную атомную отрасль, включая подготовку кадров, формирование центров компетенций. Активно привлекаем местные компании, оказываем помощь в эксплуатации энергоблоков, обеспечиваем поставки ядерного топлива и обращение с отходами...".
В этом месте Владимир Путин счел нужным обнажить ситуацию и сделал то самое заявление, которое сейчас на разных уровнях обсуждают.
- Важнейший вопрос - ресурсное обеспечение атомных станций на десятилетия вперед. Чтобы использовать мирный атом в долгосрочной перспективе, необходимы принципиально новые, более эффективные технологии, и Россия уже работает над созданием таких решений. В 2030 году, - обозначил президент, - мы в России, в Томской области, планируем запустить первую в мире ядерную энергетическую систему с замкнутым топливным циклом... Это значит, практически весь объем - 95 процентов отработавшего топлива - будет вновь неоднократно использоваться в реакторах. Такой механизм позволит в перспективе практически полностью решить проблему накопления радиоактивных отходов и, что также крайне важно, снять по сути вопрос обеспеченности ураном.
Уран с плутонием - по кругу
Если приземлить сказанное с высоких политических трибун на уровень технологических задач и производственных решений, получается так, что атомщики, с молодых ногтей не признающие лженаучных теорий, взялись доказать, что в их профессиональной области можно создать что-то очень похожее на вечный двигатель. Такой образ неизбежно рождается, когда говорят о двухкомпонентной ядерной энергетике на принципиально новой технологической платформе.
Двухкомпонентная - значит такая, где традиционные АЭС с реакторами на тепловых нейтронах не конкурируют с реакторными технологиями на быстрых нейтронах, а завязаны с ними в одну экономическую и, главное, производственно-технологическую цепочку.
Именно с этой целью - замыкание ядерного топливного цикла с использованием реакторов на быстрых нейтронах - запущен в 2011 году проект "Прорыв". В его научное и технологическое обоснование положен опыт России как мирового лидера в развитии реакторов на быстрых нейтронах: такие установки большой мощности (БН-600 и БН-800) успешно работают на Белоярской АЭС в Свердловской области. А теперь, уже в рамках проекта "Прорыв", на площадке Сибирского химкомбината в Томской области ведется сооружение ОДЭК - опытно-демонстрационного энергетического комплекса.
Ключевой объект - реакторная установка на быстрых нейтронах БРЕСТ-ОД-300 со свинцовым теплоносителем. Там же - завод-модуль по производству новейшего смешанного нитридного уран-плутониевого (СНУП) топлива. А третий важнейший объект - модуль по переработке отработавшего топлива. Облученное топливо после переработки будет направляться на рефабрикацию, то есть повторное изготовление свежего топлива.
Создается, образно говоря, технологическая "карусель" внутри и вокруг реактора БРЕСТ. На одной площадке будет продемонстрирована действующая модель и одна из возможных схем замыкания ядерного топливного цикла. Реализуется "Прорыв" в рамках комплексной программы "Развитие техники, технологий и научных исследований", рассчитанной на 2021-2024 годы. В апреле 2022 года указом президента России эта программа продлена до 2030 года.
Смотрины в Северске
Уже который месяц на площадке ОДЭК близ Северска - горячая пора. Модуль фабрикации, он первый в пусковом графике, начали тестировать в мае 2024-го, а к началу 2025-го обещали ввести в полноценную эксплуатацию. Для этого требовалось получить лицензию Ростехнадзора, чтобы перейти к следующему этапу испытаний оборудования и отработки технологических режимов.
На этой, начальной стадии, манипуляции с обедненным ураном не несут каких-либо рисков с точки зрения ядерной и радиационной безопасности, утверждают специалисты. Исходный материал для модуля фабрикации почти полностью состоит из стабильного изотопа уран-238. А вот на следующем этапе потребуется дополнительное разрешение Ростехнадзора - уже на обращение с реакторным плутонием. Его будут использовать для производства (рефабрикации) упомянутого выше СНУП-топлива.
В отличие от широко распространенного ядерного топлива из диоксида урана, которое используется в тепловых реакторах, производство СНУП требует особых условий и дистанционного оборудования - по той причине, что в его состав включается высокодозовый плутоний из отработавшего ядерного топлива. Чтобы исключить риски облучения для персонала, производство должно быть максимально автоматизированным, фактически безлюдным.
В этом, безусловно, и сложность, и дополнительные затраты. А выгода в том, что внедрение СНУП-топлива позволит многократно расширить ресурсную базу атомной энергетики, утилизировать накопленные запасы обедненного урана, перерабатывать облученные ТВС для производства свежего топлива (вместо их дорогостоящего хранения), а также радикально сократить образование ядерных отходов...
В сентябре 2025 года на территорию СХК доставлены спецтранспортом корпусные элементы реактора БРЕСТ-ОД-300, в их числе и крупногабаритная оболочка центральной полости реактора. С особой осторожностью ее установили на штатное место, сейчас начинают монтаж смежного оборудования.
За реализацией проекта в Северске заинтересованно следят в штаб-квартире Международного агентства по атомной энергии в Вене. Заместитель генерального директора МАГАТЭ Михаил Чудаков, глубоко посвященный в эту тему, на полях World Atomic Week высказался так: "Это реально замкнутый топливный цикл, поскольку в обычных реакторах на тепловых нейтронах мы уран-238 фактически не используем. А здесь у нас уран-238 превращается в плутоний-239, при этом нарабатывается в быстрых реакторах плутония больше, чем сжигается. То есть мы можем использовать его опять и опять - в быстрых реакторах как топливо".
Все нажитое - в "Прорыв"
Евгений Адамов, научный руководитель проектного направления "Прорыв", в 1998-2001 гг. - глава Минатома России:
- Для ядерной энергетики в ее привычном, нынешнем исполнении нужно открыть второе дыхание. Назревшие проблемы, связанные с безопасностью, с отработанным ядерным топливом, сырьевыми возможностями и общей конкурентоспособностью, не решаются в рамках существующей технологической платформы. Они будут решены и дадут качественный скачок только при замыкании ядерного топливного цикла в условиях двухкомпонентной ядерной энергетики. При таком подходе мы сумеем использовать не 0,7 процента (как сейчас) энергетического потенциала уранового сырья, которое добываем, а 100 процентов. Потому что будем использовать не только изотоп урана-235, но и природный уран-238. И проблему отработанного ядерного топлива мы переводим в решаемую плоскость. Реакторы на быстрых нейтронах способны таким образом изменить долгоживущие изотопы, что мы получим на выходе радиоактивности не больше, чем было в сырье, когда добывали из земли уран.
Алексей Лихачев, генеральный директор ГК "Росатом":
- Россия дальше всех продвинулись в развитии ядерных технологий IV поколения. Согласно классификации МАГАТЭ, это предполагает более высокую эффективность использования уранового сырья, повышенные стандарты безопасности при эксплуатации ядерных установок, а также значительное сокращение объема ядерных отходов. Всем этим принципам соответствуют технологические решения, принятые на ОДЭК - и по топливу из обедненного урана и плутония, и по реакторной установке БРЕСТ, основанной на принципах естественной безопасности, и по новейшим технологиям радиохимии для переработки облученного топлива.
Михаил Ковальчук, президент Национального исследовательского центра "Курчатовский институт":
- Для устойчивого развития ядерной энергетики запущен нацпроект технологического лидерства, направленный на развитие ядерных технологий IV поколения и переход к двухкомпонентной ядерной энергетике с реакторами на тепловых и быстрых нейтронах с замкнутым топливным циклом (Атомный проект 2.0). НИЦ "Курчатовский институт" определен головной научной организацией этого проекта.
Развитие атомной энергетики, основанной на быстрых реакторах с замкнутым топливным циклом, связано с целым рядом научных и технологических проблем. В СССР, а затем и в России их последовательно решали, доказав техническую возможность работы в замкнутом топливном цикле. Поэтому Россия поддерживает соответствующие программы на государственном уровне, тогда как западные страны их свернули.
