Сектор роста

Статья из 11 номера журнала "Росэнергоатом" за 2010 год

Ядерная энергия в России и мире: 65 лет соревнования и сотрудничества

Диктуемое неумолимыми ресурсными ограничениями и быстро распространяющееся стремление множества стран обзавестись ядерной энергетикой ставит перед человечеством новую проблему. Она потребует огромных интеллектуальных усилий по уже начавшемуся поиску принципиально новых политических, институциональных решений. Стратегическое направление поиска представляется очевидным — это новый уровень международного сотрудничества в мирном использовании ядерной энергии. В этой связи полезно в общих чертах вспомнить, как развивались в этой сфере отношения нашей страны и остального мира.

Мирный атом: соревнование и сотрудничество в начале пути

До исторической вехи 1955 года ядерные программы США и их союзников и СССР развивались практически изолированно. Открытие глубоко засекреченных работ в области ядерной энергии, безусловно, сделало принципиально возможным международное сотрудничество. Как свидетельствовали специалисты, собравшиеся на 1ую Международную конференцию по мирному использованию атомной энергии в Женеве, они были поражены общностью не только идей, но и многих технологических решений, независимо найденных учеными и инженерами разных стран, в частности, двухцелевого использования графитовых реакторов?наработчиков, параллельно продвигавшегося в России, Франции и Великобритании.

Однако графитовые реакторы не могли стать полем реального международного сотрудничества в силу очевидной возможности их военного применения. Только когда, по меткому выражению одного из наших создателей морских реакторов, из воды на сушу «выползли» и начали быстро размножаться реакторы с водой под давлением, сотрудничество между PWR и ВВЭР получило объективную базу.

Однако последовавшие за рождением этого направления 20 — 25 лет нельзя признать периодом активного сотрудничества. Единственный в те годы выход Советского Союза на поле конкуренции за пределы «занавеса» — создание в 1970ых годах финской АЭС «Ловииза» — ясно продемонстрировал как достоинства, так и недостатки российских ядерных проектов. Выход советского проекта на западный рынок заставил наших специалистов переосмыслить свои подходы ко многим проблемам. В результате конкуренция за строительство АЭС в Финляндии положила начало сотрудничеству в области безопасности атомных станций.

Разделенные «железным занавесом» ядерно-энергетические отрасли Запада и Востока развивались при очень ограниченных связях, которые, правда, позволяли наблюдать за успехами и проблемами соседа. Первая фаза развития мировой ядерной энергетики дает, тем не менее, богатый материал для анализа общих закономерностей, из которого хотелось бы подчеркнуть два результата.

При полной независимости руководителей, принимающих решения в разных странах мира, даже экономические стимулы к развитию ядерной генерации (энергетическая независимость, географические диспропорции в расположении энергоисточников и потребителей и др.) не вполне совпадали. Однако общие законы развития принципиально нового источника энергии, промышленный задел, созданный при разработке ядерного оружия, а также явное наличие соревновательного фактора привели к удивительно схожим результатам, которые относились ко всем ведущим ядерным державам.

Наибольшего успеха человечество добилось, сконцентрировавшись на одной реакторной технологии, сделав ее наиболее продвинутой и накопив наибольший объем знаний и опыта. Это корпусные водоохлаждаемые реакторы, которые сегодня (с учетом морской энергетики, эксклюзивно использующей реакторы с водой под давлением) составляют 95 % реакторного парка мира (см. таблицу).

Что касается оригинальных национальных разработок, то их достижения исторически оказались существенно более ограниченными. Это относится к российским канальным уран-графитовым реакторам, выбранным по причине опыта создания реакторов-наработчиков (французы давно отказались от этого направления в энергетике, англичане вынуждены это делать сейчас). В меньшей степени, но то же происходит и с канальными тяжеловодными реакторами, некоторое распространение которых по миру было связано с привлекательностью отсутствия потребности в обогащении, ныне уже утерянной.

После Чернобыля

После чернобыльской аварии мировая ядерная энергетика была «обречена» на новый уровень международного сотрудничества. Авария заставила осознать необходимость овладения знаниями о процессах, сопровождающих тяжелые аварии на АЭС. Для проведения в короткие сроки огромного комплекса работ требовался доступ к западной базе знаний, ее освоение, выявление «белых пятен» и соответствующих точек общего интереса, создание интегрированной (единой для России и Запада) базы данных о процессах и физических свойствах материалов, а также сквозного комплекса расчетных кодов.

В этом контексте следует рассматривать достаточно широкую советско-американскую деятельность в области безопасности гражданских реакторов (организованную в конце 1980ых годов).

Кроме DOE и NRC (США), было налажено взаимовыгодное сотрудничество с ведущими западными исследовательскими организациями: IPSN (Франция), GRS (Германия), JRC (ЕС), JAERI (Япония). Также широко была использована возможность проведения необходимых для нашей страны исследований на зарубежных экспериментальных установках (BETA, CORA, HDR и др.).

Продуктивными были и контакты в больших международных проектах. Таким был объединивший 16 стран проект NEA OECD «РАСПЛАВ» (затем MASСA) — программа экстремальных экспериментов по тяжелым авариям, реализованная на курчатовской площадке. Интересно, что возможности России обеспечить проведение таких уникальных экспериментов базировались на достижениях в области высокотемпературного материаловедения, выросших из заочной конкуренции советской и американской ядерных космических программ.

Новые реалии нового века

Быстрый рост экономики развивающегося мира с прогнозируемым дефицитом энергоресурсов, пугающим и Восток, и Запад, а также провоцирующее климатические изменения загрязнение атмосферы, пугающее Запад, создали объективную базу для новой эры ядерной энергетики.

Сначала программы нового взлета появились на Востоке — Китай, Южная Корея, Индия. Затем уже в новом веке была объявлена «новая энергетическая политики» в США, где декларированное бурное строительство АЭС пока пребывает в подготовительной фазе.

В нашей стране логично связать второй старт ядерной энергетики с появлением в 2005 году новой молодой ядерной администрации, хотя первичны все-таки объективные потребности страны. Однако темпы всегда зависят от тех, кто ведет дело. Уже в следующем 2006 году российским президентом были объявлены ядерно-энергетические приоритеты, и впервые со времен Советского Союза появилось федеральное финансирование программы, сегодня по масштабам второй в мире.

Принципиальный шаг был сделан в январе 2006 года тогдашним президентом РФ В. В. Путиным, пригласившим мировое сообщество к сотрудничеству в создании «глобальной инфраструктуры, которая позволит обеспечить равный доступ всех заинтересованных сторон к атомной энергии… при надежном соблюдении требований режима нераспространения». Ключевым элементом такой инфраструктуры должно стать создание системы международных центров по предоставлению услуг ядерного топливного цикла.

Проект международного центра в Ангарске по предоставлению услуг обогащения урана МЦОУ для России стал логичным первым шагом, хотя и трудно реализуемым, но открывающим процесс интернационализации ядерного топливного цикла в наиболее чувствительной к опасности области переключения ядерных материалов на немирные цели.

В целом, весь предшествующий опыт нашей страны однозначно свидетельствует о необходимости вести реализацию стратегии развития ядерной энергетики в тесном сотрудничестве с зарубежными странами, как поступают и другие ведущие страны по использованию ядерной энергии (США, Франция, Япония, Великобритания и др.).

Что касается анализа перспектив крупномасштабного развития ядерной энергетики, то новый век превратил его из исследований, выполняемых отдельными группами ученых в разных странах, в скоординированную многонациональную деятельность.

Это в первую очередь относится к проекту МАГАТЭ ИНПРО, рожденному по инициативе России в довольно утопической надежде организовать ядерный ИТЭР. Такое, конечно, не могло развиваться в МАГАТЭ. Однако уже в 2003 году в рамках ИНПРО были сформулированы основные принципы, требования пользователей и критерии для инновационных реакторов и топливных циклов. Затем проект стал тем, чем он является сегодня, когда отмечает, как говорят в МАГАТЭ, «первое 10-летие со дня рождения» и объединяет 31 участника, т. е. постоянно действующей международной площадкой для информационного обмена между держателями и пользователями ядерных технологий — по существу интеграции стран вокруг ядерной энергетики нового поколения.

Очевидные достоинства проекта ИНПРО для России — постоянный механизм для демонстрации отечественного научно-технического задела, способствующей продвижению наших технологий на мировой рынок, и решения политических задач на базе международной ядерной кооперации. Враг проекта — «рутинизация» процесса. Его дальнейшая судьба сильно зависит от появления новых, в том числе российских, идей.

США стали инициатором международного проекта по отбору и разработке ядерно-энергетических технологий следующего поколения («Поколение-IV» или GIF), объединяющего десяток «ядерно продвинутых» стран и намеренного предложить мировому сообществу ядерно-энергетические системы, пригодные к коммерциализации к 2030 году. Это шесть направлений технологий, выбранных западными странами из более чем ста концепций, хотя и не объединенные целостной идеей о путях развития ядерной энергетики.

Здесь вполне уместно подчеркнуть, что долгосрочная стратегия, т. е. формирование перспективных технологических направлений и технических средств достижения долговременных целей, может обоснованно создаваться только на базе широкого поиска и достаточного объема НИОКР, разумеется, при полноценном использовании задела прошедшего периода. Рынок в этом не заинтересован и, следовательно, государственная поддержка необходима. В этой связи важным достижением «Росатома» является принятая правительством федеральная целевая программа «Ядерные энерготехнологии нового поколения».

Что дальше?

Что нас ждет впереди? Безусловно, огромный по масштабам вызов со стороны развивающихся государств. Отвечать на этот вызов придется странам уже состоявшейся ядерной энергетики, в том числе России.

Российские эксперты из Курчатовского института продемонстрировали в рамках проекта ИНПРО возможные сценарии ядерно-энергетического развития мира: от достаточно «низкого», реализуемого в открытом топливном цикле, до «высокого», а скорее близкого к максимально возможному по ресурсным ограничениям и достижимой скорости развертывания эффективных бридеров. Главный вывод — однозначная зависимость структуры мировой ядерной энергетики от масштабов ее развертывания.

Структура «максимальной» ядерной энергетики понятна — заметная роль сильно усовершенствованных корпусных водоохлаждаемых реакторов (а куда они могут деться в XXI веке?) и быстрое наращивание доли эффективных бридеров уже с 2030?х годов.

Важно, что при любых сценариях ядерно-энергетического развития мировая ядерная энергетика не может развиваться изолированно в отдельных регионах, она «обречена» на межрегиональные потоки ядерных материалов (от урана до облученного топлива), а мир — на широкое международное сотрудничество, разумеется, не исключающее здорового соревнования.

Комментарии