Карпан Н.В. Чернобыль. Месть мирного атома
Подождите немного. Документ загружается.
212
превосходят по величине АПЛ "le Rubis" и имеют более совершенную
конструкцию [56].
Если судить по имеющимся на сегодня планам, к 2015 году Франция
намерена сохранить то же количество атомных кораблей, которое было на
январь 2001 года: 4 подлодки с баллистическими ракетами, 6 ударных
атомных подлодок и один авианосец [39].
Китай
Китай имеет в боевом составе 6 атомных
подводных лодок. Из них
пять являются ракетно-торпедными подводными лодками класса "Хан". На
АПЛ этого класса установлены реакторы с водой под давлением и
мощностью на валу - 15000 л.с. Они имеют относительно высокий уровень
шумности, их максимальная скорость равна 30 узлам. Единственная
стратегическая атомная подводная лодка Китая относится к классу "Ксиа",
которая по
конструкции напоминает русские подводные лодки класса
"Янки-II". На ней установлен реактор аналогичный тому, что используется
на АПЛ класса "Хан"; ее максимальная скорость достигает 20 узлов [57].
Кроме того, Китай до сих пор использует обычные дизельные подлодки
класса «Golf» в качестве подводных испытательных платформ для запуска
баллистических ракет. С такой лодки в 1982 году был
осуществлен пуск
ракеты JL-1 с радиусом действия 1700 км; предполагается, что она будет
служить испытательной платформой для запуска ракеты JL-2,
корабельного варианта новой межконтинентальной баллистической ракеты
DF-31 с радиусом действия 8000 км. По имеющейся информации, в Китае
разработаны реакторы для атомных судов с уровнем обогащения урана 5%.
В 2010 году планируется поставить на вооружение 1 или 2 атомных
подлодки
с баллистическими ракетами и 5-6 ударных АПЛ [39].
Примечание - В этой главе использованы отрывки из - Фрэнк фон
Хиппель, Чен Ма, «The Nonproliferation Review», Spring 2001 .
Глава 5
АТОМНЫЕ ЭЛЕКТРОСТАНЦИИ СССР
В декабре 1942 года в Чикаго был запущен первый в мире ядерный
реактор и всего через 7 лет, в конце 1949 года, Советский Союз приступил
к проектированию первой
атомной электростанции, давшей ток в июне
1954 года. Её мощность составляла 5 МВт, но это был не предел. В 1964
году пустили энергоблок мощностью 210 МВт (1-й блок Ново-
Воронежской АЭС), в 1969 году – 365 МВт (там же, блок №2), в 1974 –
1000 МВт (1-й блок Ленинградской АЭС). В 60-е годы 20-го века по всему
миру реакторы стали
расти как грибы. Массовый ввод в действие
213
гражданских АЭС пришелся на начало 70-х годов. Атомщики ликовали и
рисовали обществу ошеломляющие энергетические перспективы и
правительства развитых стран их поддерживали.
Мотивы поддержки работ по созданию ядерной энергетики в СССР со
стороны партийно-государственного руководства можно охарактеризовать
как политические и пропагандистские, преимущественно обусловленные
стремлением поддержать высокий престиж отечественной науки и
политической системы и продемонстрировать ее мирные устремления. При
этом никакого серьезного социально-экономического обоснования для
сооружения АЭС не было - потребности народного хозяйства в
электричестве и топливе с избытком удовлетворялись огромными
ресурсами традиционных энергоносителей. Не случайно в конце 50-х годов
на совещании в Кремле сам И.В. Курчатов, отвечая на вопрос
одного из
секретарей ЦК КПСС о выгодности строительства АЭС, подчеркнул
отсутствие всякой экономической пользы, как в текущий момент, так и в
обозримой перспективе. "Лет тридцать это будет дорогостоящий
эксперимент" - сказал "отец" советской ядерной науки [58]. Ему вторит
известный американский экономист профессор С. Мелман [59]:
"Сделанные когда-то давно обещания практически бесплатной энергии,
даваемой атомными электростанциями, никогда не были реализованы".
И действительно, по мнению многих волевое «втаскивание» атомных
технологий в энергетику оказало негативное воздействие на ряд её
важнейших показателей, остановив кропотливо создаваемую, за
предшествующие десятилетия, тенденцию к снижению цены
электроэнергии для промышленных потребителей и затормозив рост КПД
(коэффициента полезного действия при преобразовании тепла
в
электричество) в обычных энергетических установках. И в этом
отношении СССР не был исключением, ибо те же военно-политические
приоритеты в развитии ядерной энергетики, по крайней мере в 50-60-е
годы, преобладали и в США.
В период с 1954 по 1967 год Комиссией по атомной энергии - главным
распорядителем федеральных субсидий и координатором научно
-
исследовательских и конструкторских работ (НИОКР) в рассматриваемой
области - на гражданское применение ядерной энергии было затрачено
столько же денег, сколько и на весь бомбовый Манхэттенский проект. Два
миллиарда долларов выделило государство и еще около одного миллиарда
поступило из частных источников. Это обеспечило смещение центра
тяжести финансирования с ТЭС на АЭС и
привело к оттоку специалистов
из сферы теплоэнергетики в атомную индустрию. К тому же и цены на
214
электроэнергетическое оборудование для АЭС были установлены более
низкими, чем на передовое оборудование для ТЭС, что привело к
замедлению прогресса в сфере теплоэнергетики и затормозило развитие
угольных и других компаний. В результате в теплоэнергетической отрасли,
где средний КПД долгие годы повышался, а удельные цены на
электроэнергию снижались, в середине 60-х годов (
т.е. за несколько лет до
энергетического кризиса) произошла инверсия - цены на вырабатываемый
киловатт выросли. Кроме того, за счет строительства АЭС в
бездефицитном энергетическом пространстве пришлось пойти на
выведение части тепловых электростанций в резерв, за счет чего снизился
коэффициент их использования и увеличились затраты на содержание всей
отрасли.
В СССР
все происходило несколько по иному. Продуманной стратегии
развития ядерной энергетики, как перспективной подсистемы
народнохозяйственного комплекса в целом и энергетического комплекса в
частности, в 50-60-е годы создано не было, только этим можно объяснить
следующий парадокс – сегодня, после титанических усилий и гигантских
финансовых затрат, на АЭС бывшего СССР вырабатывается всего 12% от
общего объема
электроэнергии. Это даже меньше того, что можно было
сэкономить за счет своевременного введения программ энергосбережения
в промышленности (15-20%). Это можно было начать делать вместе с
Западной Европой и США, вовремя и системно занявшихся
энергосбережением.
К сожалению, такой исход вполне закономерен при административно-
командной системе управления экономикой, которую отличают
непрерывно растущие масштабы
производства и затрат, при низкой
эффективности использования ресурсов и слабой восприимчивости к
научно-техническим новшествам. Поэтому реализовать в полной мере ввод
новых энергоблоков по планам партии не удалось, этому помешали
вышеперечисленные причины и взрыв на 4-м блоке Чернобыльской АЭС.
Всего же в СССР успели построить 16 атомных электростанций.
Планы развития отрасли
были грандиозными, а реакторы повсеместно
превозносились как безопасные. Так было до 26 апреля 1986 года.
Перечень атомных электростанций, расположенных на территории бывшего СССР
(сюда включены и энергоблоки, построенные после распада СССР).
215
Название АЭС Номер
блока
Тип
реактора
Дата начала
эксплуатации
Причина вывода из
эксплуатации
АЭС с ВВЭР
1 ВВЭР-440 28.12.76 АЭС была оостановлена
25.02.89г. из-за
сейсмической опасности
1. Армянская
2 ВВЭР-440 31.12.79 В эксплуатации с июля
1995 г.
1 ВВЭР-1000 20.12.85
2 ВВЭР-1000 27.10.87
3 ВВЭР-1000 31.12.88
2. Балаковская
4 ВВЭР-1000 20.12.94
1 ВВЭР-1000 26.12.84
2 ВВЭР-1000 31.10.85
3 ВВЭР-1000 31.12.86
4 ВВЭР-1000 31.12.87
5 ВВЭР-1000 14.08.89
3. Запорожская
6 ВВЭР-1000 31.12.95
1 ВВЭР-1000 10.05.84 4. Калининская
2 ВВЭР-1000 31.12.86
1 ВВЭР- 440 15.08.73
2 ВВЭР- 440 21.12.74
3 ВВЭР- 440 24.03.81
5. Кольская
4 ВВЭР- 440 11.10.84
1 ВВЭР- 210 30.12. 64 Остановлен 06.08.84 г.
2 ВВЭР- 365 15.12.69 Остановлен 29.08.90 г.
3 ВВЭР- 440 24.12.71
4 ВВЭР- 440 24.08.72
6. Ново-
Воронежская
5 ВВЭР-1000 30.05.80
1 ВВЭР- 440 22.12.80
2 ВВЭР- 440 22.12.81
7. Ровенская
3 ВВЭР-1000 31.12.86
8. Хмельницкая 1 ВВЭР-1000 31.12.87
1 ВВЭР-1000 31.12.82
2 ВВЭР-1000 05.01.85
9. Южно-
Украинская
3 ВВЭР-1000 20.09.89
АЭС с канальными и другими реакторами
1 АМБ-100 26.04.64 Остановлен в 1981 г.
2 АМБ-200 31.12.67 Остановлен 31.12.90 г.
10. Белоярская
3 ОК -505 08.04.80
1 ЭГП-6 14.01.74
2 ЭГП-6 27.12.74
3 ЭГП-6 23.12.75
11.Билибинская
4 ЭГП-6 27.12.76
1 РБМК-1500 08.01.84 12.Игналинская
2 РБМК-1500 30.08.87
216
1 РБМК-1000 19.12.76
2 РБМК-1000 28.01.79
3 РБМК-1000 17.12.83
13. Курская
4 РБМК-1000 21.12.85
1 РБМК-1000 07.01.74
2 РБМК-1000 18.10.75
3 РБМК-1000 28.12.79
14. Ленинградская
4 РБМК-1000 10.02.81
1 РБМК-1000 25.12.82
2 РБМК-1000 31.05.85
15. Смоленская
3 РБМК-1000 31.12.89
1 РБМК-1000 26.09.77 Остановлен в 1997 г.
2 РБМК-1000 21.12.78 Остановлен в 1997 г.
3 РБМК-1000 03.12.81 Остановлен 15.12.2000 г.
16. Чернобыльская
4 РБМК-1000 22.12. 83 Разрушен аварией
26.04.86 г.
Провал прогнозов развития атомной энергетики
Согласно прогнозу Международного Агентства по Атомной Энергетике
(МАГАТЭ) сделанному в 1974 году, к концу века во всем мире ожидалось
иметь в действии 4500 ядерных энергетических установок [60]. Но вышло
иначе - по данным того же МАГАТЭ в апреле 2001 года в мире работало
всего 438 атомных реакторов и 31 реактор находился
в стадии
строительства или на модернизации [61].
Итог – действительность составила 10% от прогноза. И пик ввода
энергоблоков давно прошел. Подходит обратный пик – пик вывода из
работы реакторов отработавших свой ресурс и новых, не оправдавших
возложенных на них надежд. Только в одной Франции к 2010 году будет
остановлено 30% атомных энергоблоков.
Почему так блистательно
провалился прогноз МАГАТЭ? К похожему
финалу пришли планы ввода атомных энергоблоков и в Минэнерго СССР.
Впрочем, его преемника - Минатом России – это не обескуражило,
очередные энергетические программы по-прежнему переполнены
прожектами. Вопиющее несоответствие между желаемым и возможным в
серьезных структурах случается не часто, поэтому стоит рассмотреть этот
феномен подробнее.
В настоящее
время мировая атомная энергетика еще сохраняет свои
позиции, как один из основных источников энергии. На АЭС приходится
6% мирового топливно-энергетического баланса и 17% производимой
электроэнергии. Однако, уже по современным прогнозам МАГАТЭ [62], в
ближайшие 20-25 лет ожидается снижение общемировой доли ядерной
217
электроэнергии с 17% до 12% от общего объема. На этот раз, похоже,
агентство ошибется не так сильно, как в 1974 году.
В прогнозах Мирового энергетического совета (МИРЭС) доля атомной
энергетики к 2050 году в мировом энергобалансе не превышает 10% .
Международное энергетическое агентство (IEA/OECD, 1998)
прогнозирует к 2020 году снижение доли атомной энергетики в
производстве электричества тоже до 10% (
при сохранении общей
установленной мощности атомных энергоблоков на сегодняшнем уровне).
Министерство энергетики США (EIA/DOE, 1999) в качестве наиболее
вероятного сценария рассматривает снижение к 2020 году установленной
мощности атомных энергоблоков - на 10% в мире и на 25% в развитых
странах.
Весьма трезвые оценки. На их фоне прогнозы Института энергетических
исследований Российской академии наук, предсказывающие рост
производства
электроэнергии в «Росэнергоатоме» до 160 млрд кВт/ч в 2010
году, и до 330 млрд кВт/ч в 2020 году выглядят очень самонадеянно,
особенно с учетом накопившихся проблем в атомном комплексе России.
Не все гладко и в других странах. Всеобщий рост цен на сырье и
оборудование, отсутствие действенной международной договоренности и
согласованности по вопросам
безопасности и ликвидации отходов,
разработка «конкурентами» альтернативных, более экономичных
источников энергии - все это привело к застою в заказах на создание новых
атомных станций и к постепенному отказу от использования ядерных
технологий в условиях мирового рынка. В США все заказы на
строительство реакторов, которые поступали с 1973 года, были
впоследствии аннулированы и
начиная с 1978 года компании не получили
ни одного заказа на строительство атомного энергоблока.
В Канаде сегодня нет ни одного строящегося, или планируемого к
возведению реактора. В Западной Европе строительство новых ядерных
реакторов остановлено повсеместно, за исключением Франции и теперь
обсуждается лишь один вопрос - когда закрывать 30% реакторов, ресурс
которых заканчивается. В
странах Восточной Европы и бывшего
Советского Союза ядерные программы развития атомной энергетики тоже
потерпели серьезные неудачи, особенно с 1986 года, после тяжелейшей
Чернобыльской аварии.
Уже с 1988 года вклад атомной энергетики в систему всемирной
энергосети опустился значительно ниже того уровня, который
предсказывали ее апологеты. Прогноз МАГАТЭ (1974 г.) о величине
ожидаемой к 2000 году
выработке на АЭС 4 450 000 МВт оказался
завышенным в 12 раз. Эта тенденция не случайна, она обусловлена
218
недоверчивым отношением населения многих государств к атомной
энергетике, неблагоприятной для нее конъюнктурой и настроениями в
самом ядерном сообществе после неудавшейся попытки решить все
«атомные» проблемы с наскока. А проблем накопилось много, и
неприятности они сулят нешуточные, какие уж тут настроения. Однако
хорошо уже то, что некоторые ученые и политики (пока
немногие)
признали наличие серьезных проблем в атомной отрасли и выделили
самые важные из них:
• существующие АЭС потенциально опасны - ни один из
современных энергоблоков не гарантирован от аварии типа
Чернобыльской;
• использование энергии атома привело к радиационному и
экологическому загрязнению огромных объемов воды, почвы,
воздуха и материалов, используемых в атомной
энергетике;
• взрывы ядерных устройств, аварии и обычная работа АЭС
повысили радиационный фон планеты и, как следствие,
оказывают влияние на здоровье людей.
В мае 1986 года в США экспертами был подготовлен специальный
доклад, в котором говорилось, что в 14 западных странах с 1971 по 1984
год имел место 151 «инцидент, связанный с ядерной безопасностью».
Глава 6
БЕЗОПАСНОСТЬ АТОМНЫХ РЕАКТОРОВ
Обычный подход в оценке безопасности реакторов ограничивается
определением степени его радиационного воздействия на персонал,
окружающую среду, и население в различных условиях – нормальных и
аварийных. При этом любой реактор считается безопасным, если
радиационное воздействие от него не превышает
директивно принятых
значений небольшого числа параметров (допустимые выбросы
радионуклидов через вентиляционную трубу, годовая доза облучения
персонала и т.д.). Безусловно, принимается во внимание и количество
отказов оборудования, уровень подготовки персонала и качество
технической и эксплуатационной документации, но все это считается
вторичным, а первичными являются физические параметры получения
энергии в реакторе. Но
почему-то они, как раз, и не рассматриваются. Хотя
каждому понятно, что чем выше рабочее давление в реакторе, чем выше
температура теплоносителя, чем агрессивнее теплоноситель по
219
химическому составу - тем труднее удержать эти параметры в безопасных
пределах, а значит и потенциальная опасность такого реактора выше.
Идем дальше, к делению атомного ядра, которое добавляет к
теплотехническим параметрам еще два чрезвычайно опасных момента.
Первый из них принципиально определяет уровень ядерной безопасности,
и состоит в том, что для работы любого
реактора нужно загрузить в его
активную зону несколько критических масс делящегося вещества. Иначе
реактор не сможет проработать и часа, а энерговыделением в его объеме
нельзя будет управлять с помощью стержней – поглотителей нейтронов,
они его сразу «заглушат». Налицо дилемма – загружая в реактор
несколько критмасс - мы делаем из него бомбу, а если
ограничимся
загрузкой только одной критмассы - он вообще не будет работать. Отсюда
вывод, если для получения энергии мы выбираем реакцию деления ядер
(урана-235, или урана-238, или плутония-239) - то неизбежно переходим
границу безопасности, поскольку грузим в реактор несколько критмасс (на
практике – до сотни критмасс). Недаром И.В. Курчатов называл атомный
реактор «тлеющей
бомбой», а П.Л. Капица определил АЭС как «бомбы,
вырабатывающие электричество».
В 1999 году к этому определению добавил свой штрих участник
советского бомбового проекта физик Л.П. Феоктистов, написавший книгу
«Оружие, которое себя исчерпало». В этой книге он отметил еще одну
важную «ахиллесову» пяту реакторов. Речь идет о системе управления и
защиты, основанной на введение в реактор стержней - поглотителей
нейтронов. Сегодня все действующие корпусные атомные реакторы имеют
внутреннее давление от 157 до 200 атмосфер. И стоит только эти системы
управления (стержни), которые выходят за крышку реактора через
сальниковые уплотнения, повредить (любым вариантом – диверсией,
гранатой, самолетом) - стержни мгновенно вылетят из активной зоны. На
этом
основании все существующие реакторы академик Феоктистов назвал
опасными, потому что «при извлечении регулирующих стержней из
активной зоны в ней возникает значительная надкритичность. Цепная
реакция в таких условиях будет развиваться настолько быстро, что никакая
аварийная защита не поможет и реактор взорвется как бомба».
Все представляют, что будет, если бутылку шампанского нагреть
и
резко снять крепеж пробки. Пробка вылетит как пуля. Корпусные атомные
реакторы уязвимы как раз по такому сценарию.
Напомню, что в атомной бомбе примитивного образца количество
ядерной взрывчатки не превышает 15 килограммов. А в ядерном реакторе,
например в ВВЭР - 1000 или в любом его зарубежном аналоге,
загруженная масса делящегося изотопа (урана-235) равна
тонне и больше.
220
Итак, все современные реакторы ядерноопасны. Но «тайна сия не нова
есть», и попытки решить эту проблему были. Трудности здесь чисто
технические, а значит решаемые. Например, для компенсации числа
избыточных критмасс предлагалось вводить в реактор выгорающие
поглотители нейтронов (гадолиний) и т.п. Были и другие предложения, но
выбрали самую простую и
опасную схему «тлеющей бомбы».
Второй нюанс принципиально определяет уровень радиационной
безопасности всей атомной энергетики и состоит в выборе исходного
делящегося вещества, от которого зависит спектр получаемых в реакторе
трансурановых элементов. Выбрав для загрузки реактора уран-238, мы
неизбежно придем к накоплению опаснейшего плутония-239. Именно этот
- второй нюанс - в самой большой
степени определяет радиационную
безопасность атомной энергетики.
Но если мы выберем для загрузки реактора торий-232, то получим из
него хорошо делящийся уран-233, который потом будет выгорать без
остатка и на том процесс получения опасных изотопов практически
прервется. Но самым чистым представляется процесс получения энергии
на термоядерном реакторе, в котором идет реакция
синтеза легких ядер, а
не реакция деления тяжелых ядер.
Однако мы не будем здесь рассматривать физические тонкости всех
вариантов выбора делящегося вещества для загрузки реакторов,
констатируем только, что они есть и достаточно хорошо проработаны.
Сейчас главное – выяснить, почему с самого начала, на заре атомной
энергетики, ученые сделали выбор в пользу
создания безусловно
радиационно- и ядерноопасного реактора, в процессе работы которого
накапливаются смертельно опасные трансурановые элементы (плутоний и
т.д.) и образуется огромное количество опасных радиоактивных отходов.
Я не имею ни малейшего сомнения в том, что принятые в то время
решения были осознанными и выстраданными. Поэтому дальше будет
идти не поиск
правых и виноватых, а только выяснение причин, по
которым сегодня мы имеем опасную ядерную энергетику.
Важность правильного выбора цели
Выше мы убедились, что в безопасном реакторе мощность
энерговыделения не должна самопроизвольно «разгоняться» даже при
запроектном, т.е. совершенно невероятном аварийном событии. Но можно
ли вообще создать такой реактор?
При выборе способа достижения цели люди всегда исходят из
нескольких соображений. Если целью является создание оружия, то в его
производстве допускают значительный риск, если он неизбежен. Так было
221
всегда и есть даже сейчас, например, при производстве взрывчатых
веществ на основе нитроглицерина.
На риск идут и тогда, когда давит дефицит времени и недостает средств
на разработку более безопасных технологий. Поэтому, если мы посмотрим
в свою историю, то увидим – разработка и создание оружия нового
поколения всегда требовали очень больших денег
, эти работы всегда
проводились в чрезвычайной спешке и всегда допускали значительный
риск (иногда неосознанный, ввиду новизны) в процессе изготовления этих
опасных изделий.
Совсем иначе обстоит дело при реализации мирной цели. Здесь риск
уже неуместен - кому из производителей электроэнергии захочется
приобретать «бомбу вырабатывающую электричество», если есть
безопасные и менее дорогие альтернативные
источники энергии! Время
тоже не является предельно критическим параметром, даже при наличии
конкуренции. Эти соображения дают основания признать, что ради мирной
цели ни отдельные люди, ни государства не идут на заведомый риск.
Примечание: в рамках американской программы создания безопасных
«атомных котлов» ученые провели небольшую серию экспериментов с
реакторами на
полигоне, включая "раскачивание" реактора и даже его
взрыв. Но это были эксперименты с существующими реакторами, а не
поиск конструкции истинно ядернобезопасного аппарата [63].
Для иллюстрации сравним работу по созданию ядерного оружия и
разработку АЭС, использующую термоядерную реакцию. И США и СССР
не пожалели денег на создание дорогущих и бесполезных термоядерных
бомб,
причем в кратчайшие сроки, а установку для мирного использования
термоядерной реакции до сих пор не сделали, по недостатку средств. При
этом все ждут, что это будет очень перспективный источник энергии,
однако подтвердить это смогут только первые практические результаты,
которые появятся не ранее чем лет через двадцать. Поэтому я предполагаю,
что создание
реакторов не обладающих ядерной безопасностью стало
возможным лишь потому, что некоторыми учеными и политиками
(нашими, и в США) был сделан неправильный выбор цели для приложения
результатов, достигнутых атомной наукой в двадцатом веке. Я уверен, что
если бы освоение атомной энергии начиналось с задачи создания
конкурентоспособной электростанции с ядерным котлом, а
не бомбы, то
ядернобезопасный реактор давно был бы создан. И в основе такой
атомной энергетики лежал бы не уран-плутониевый, а торий-урановый
цикл, дающий меньше радиоактивных отходов.