Созидающая энергия распада

Член правления госкорпорации «Росатом», заместитель генерального директора – директор Блока по управлению инновациями, доктор технических наук, профессор Вячеслав Александрович Першуков – о новой платформе ядерной энергетики

- Ваш проект называют «атомный проект – 2». Это намек на продолжение первого атомного проекта, его ремейк или что-то совершенно новое?

- Вещам, которыми занимаешься, всегда приятно давать красивые названия, но здесь ситуация гораздо серьезнее. Существующая платформа ядерной энергетики, которая в мире развита на базе реакторов на тепловых нейтронах, имеет ряд недостатков, которые заложены уже в технологии. У меня есть понимание, что развитие атомной энергетики на платформе легководных реакторов и использование тепловых нейтронов - это изначально промежуточная стадия. Надо переходить на другую технологическую платформу.

- Можете пояснить какую?

- Мировое ядерное сообщество ее определило давно. О ней говорили Энрико Ферми, Игорь Васильевич Курчатов, другие наши ученые - создатели ядерной энергетики. Использование нейтронов быстрого спектра - уникальная возможность, которая дана нам природой - замыкание топливного цикла, когда плутоний, который нарабатывается в результате облучения урана, выступает новым топливом.

- Вечный двигатель?

- Я бы говорил более определенно: топливный ядерный цикл, позволяющий максимально использовать энергию ядерных сил, заложенных в материал природой. Сейчас в ядерной энергетике эра тепловых реакторов. Их проще создавать с точки зрения техники и оборудования, там не экстремально высокая температура, хорошо отлаженные термодинамические циклы пароводяных смесей. Свойства пара и воды хорошо известны, а в остальном для энергетики нет принципиальной разницы, что и как сжигать, уголь, или уран. Есть тепловыделяющий элемент – вот и все. Поэтому пошли по пути использования готовых решений.

- Но ведь и быстрые реакторы тоже все это время развивали?

- Здесь столкнулись с серьезными проблемами. В ректорах на быстрых нейтронах температуры в разы выше, там используются другие материалы, другие теплоносители. В этой области перед нами встали ряд принципиальных проблем, которые не удалось решить в ХХ в.

- Что помешало?

- Сложность физических процессов и появление новых вопросов. Для их решения необходима серьезная концентрация ресурсов. А есть среди них такие, которые под силу только консорциумам больших коллективов. Именно поэтому, с точки зрения как раз концентрации ресурсов, постановки задач, перехода на новую платформу, позволяющую справиться с мировой проблемы атомной энергетики, наш «Прорыв» похож на первый атомный проект.

Актив

- Какие научно-технические ресурсы вам уже удалось привлечь?

- Здесь опять уместно сравнение с первым атомным проектом. Там все делалось прямо и директивно: для решения конкретной задачи формировались отдельный институт или лаборатория, которые потом развились в огромные научно-производственные объединения. В «атомном проекте – 2» вся инфраструктура уже существует, и надо выполнить совершенно другую задачу: выделить ключевые компетенции, ключевых специалистов, ключевых лидеров в каждом из этих институтов и лабораторий, и вовлечь их в проект.

- Задача не менее, а может и более сложная, чем в условиях создания нового направления.

- Конечно. Специалисты, как правило, заняты в других проектах, обросли коллективами, научными школами, привычками, друзьями, последователями. Убедить их, чтобы они перешли на новый проект, достаточно трудно. Тем более, когда проект требует стопроцентного погружения. Гораздо проще продолжать тематику, где ты уже гуру, научный руководитель, где к тебе проявляют соответствующий пиетет. А здесь надо новое создавать.

Несмотря на это, нам удалось сконцентрировать в «Прорыве» хорошие ресурсы. Сейчас в проекте работает более полутора тысяч человек, в него вовлечены десятки институтов. Это колоссальная ресурсная база.

- Как удается ею управлять?

- У нас для этого создана специальная система. В прошлом году мы как система управления получили первое место на конкурсе российского правительства «Проектный Олимп». Система работает и уже дает положительные результаты.

- Вы сказали, что трудно выдернуть специалистов из коллективов. Может, лучше сделать ставку на талантливую молодежь?

- Нам нужна ясность мышления и знания. Давайте посмотрим, сколько в науке формируются знания. Пять лет университета, пять лет - кандидатская, десять лет - докторская. 20 лет. Значит, нам нужно привлекать людей не моложе 45-50 лет. Они и есть «научная молодежь». Не в общепринятом смысле. Это творческая молодежь, которая отдала себя сложному процессу научного поиска или научно-технической деятельности. В российской науке есть демографический провал, это проблема известная. Есть проблема геронтократии, которая была характерна не только для СССР, она характерна во все времена для всех видов академий и науки. Нет в мире других примеров. На это есть понятная причина: мозг работает и накапливает опыт до последних дней биологического существования человека. У человека часто ноги уже не ходят, а мозг – ясный, светлый и работает не просто как часы, но как хронометр.

- Но без молодой энергии и максимализма тоже трудно.

- Трудно, поэтому и молодежь привлекаем. Если в России по научно-техническому комплексу средний возраст составляет примерно 50 лет, то для проекта «Прорыв» он все-таки меньше 45 лет.

Кроме того, мы специально создали кафедру «Технологии замкнутого топливного ядерного цикла», которая уже год работает в МИФИ. Отбираем на нее бакалавров и из других вузов: МИСиС, РХТУ, Физтеха, Самарского университета. В прошлом году набрали первых 13 человек. В этом году планируем взять еще 10-15 человек.

- Ядерный цикл – понятие междисциплинарное. По какой специализации на кафедру набираете?

- В прошлом году делали акцент на радиохимиков. В этом намереваемся больше сконцентрироваться на переработке и генерации. Кафедра уже показала хорошие результаты. Я думаю, что за два-три года мы создадим межвузовскую кафедру и отберем людей, которые станут лидерами «Прорыва».

Пассив

- Возвращаясь к проблемам, с которым не смогли справиться в XX в. Какие уже решены, какие нет?

- Все фундаментальные проблемы реакторов на быстрых нейтронах решены. Теорема существования доказана, в каком спектре она работает, нам понятно, топливные композиции примерно понятны.

- Значит, надо строить!

- А вот здесь уже возникают проблемы практические, пока не решенные до конца. И в первую очередь это ресурс. Нам нужны реакторы, которые будут работать значительно дольше 20-30 лет. У современных легководных реакторов ресурс определен до 50-60 лет, уже делаются корпуса, которые выдерживают до 100 лет. Но в быстрых реакторах совершенно другие требования к материалам. Сложно сказать, как будут себя вести современные материалы в контакте не с водяным паром, а с жидком свинцом на протяжении 30-50 лет. То есть остались вопросы техники и технологий. Надо нарабатывать опыт. А то, что уже накоплено, нужно реализовывать.

- Почему не реализовали до сих пор?

- Зачем? Посмотрим с точки зрения экономики и обычного бизнеса. У легководных реакторов пока не было дефицита ни по сырьевой базе, ни по мощностям хранения ОЯТ. Это хорошие машины. Они много поработали, доказали свою надежность.

- На них бывают аварии.

- Ну, бывают. Значит, разбираемся, усложняем, делаем дополнительные механизмы и барьеры безопасности. Вроде бы и зачем нам новая платформа?

- Зачем тебе кроссовки, когда ты еще коньки не сносил?

- Не так радикально, но близко. Однако мир пришел к выводу, отличному от мнения экономистов и бизнесменов. ОЯТ - это не отходы, как думают многие, это облученное ядерное топливо, т.е. топливо, которое надо хранить и запустить его во вторичный оборот. Плутоний выходит во вторичный оборот. Пережечь его полностью за 100 лет гораздо выгоднее, чем организовывать захоронение на миллионы лет.

- Разве возможно захоронить на миллион лет? Археологи говорят о максимальных сроках хранения без разрушения материала на уровне 10-20 тыс. лет.

- А от нас требуют хранилища, которые можно законсервировать на миллионы лет, и это только развивает радиофобию. Значит, надо переходить к радиоэквивалентному хранению, когда на выходе мы получаем тот же уровень радиоактивности, что был на входе. Чтобы баланс в природе не менялся.

- Такое возможно?

- Доказано, что можно выйти на равновесный состав - когда мы подгружаем к уже облученному ядерному топливу примерно 10% обычного урана-238 и формируем свежее топливо для нового цикла. Постоянно подмешивая уран-238, мы обеспечиваем постоянное равновесное эквивалентное использование изотопов, которые мы достали из земли и которые в землю захоронили.

- Но если цикл постоянный, что будут захоранивать?

- Есть ВАО - высокоактивные отходы. Для них существуют технологии глубокого захоронения в гранитовых штольнях и т.д. А все энергетически полезное мы запускаем в цикл.

600 мегаватт тому вперед

- Если атомная энергетика хочет выжить в конкурентной борьбе с другими энергоресурсами, ее необходимо выводить на новый уровень.

- Новая платформа сделает ядерную энергетику коммерчески выгодной?

- И эффективной. Мы сейчас закончили цикл исследований, и теперь нам ясно, как сделать реактор на быстрых нейтронах коммерчески привлекательным: с учетом замыкания топливного цикла и радиоэквивалентного захоронения, уменьшения запасов ОЯТ, исключения урана из топливного цикла. Чтобы он был экономически выгоден даже при нынешних ценах на газовые углеводороды.

- Правильно будет сказать, что Россия в области быстрых реакторов сейчас мировой лидер?

- Можно и не говорить, это неоспоримый факт. В США программа закрыта 40 лет назад, в Японии ничего подобного нет, в Корее тоже. Можно сравнить с Францией, там работы с быстрыми реакторами начались тогда же, когда и у нас. У них был «Феникс», который уже свое отработал. «Суперфеникс» проработал всего несколько лет. На нем не смогли достигнуть заданных параметров. Сейчас строят ASTRID - это фактически несколько улучшенный наш БН-600. Но они только строят, а мы БН-600 уже закрываем, потому что он отработал 30-летний цикл. У нас уже БН-800 на очереди.

- Значит, Францию мы опережаем на 30 лет?

- Тут стоит говорить не о годах, а о циклах. Мы впереди всех других стран на 600 МВт, потому что больше ни у кого быстрого реактора на 600 МВт нет.

- Наверное, Китай старается догнать?

- Китай реализовал очень интересный проект CEFR. Это наш БОР-60 – исследовательский реактор, который мы сейчас планируем к выводу из эксплуатации. Он у нас загружен на максимальное время, на уровне 80% - это колоссальный успех.

- То есть в Китае построили реактор для исследований в области быстрых нейтронов?

- Нет, CEFR не обладает инструментальной базой для проведения исследований. Он предназначен для обучения оперативного персонала работе с натриевыми петлями и натриевым теплоносителем. Задача очень важная, но недостаточная, на наш взгляд.

- США закрыли работы в области замкнутого цикла, мотивируя это проблемой нераспространения ядерного оружия. Как у нас решена эта проблема?

- Нераспространение ядерного оружия - это в первую очередь нераспространение плутония. В идеологию «атомного проекта – 2» и проекта «Прорыв» заложен прецизионный топливный ядерный цикл, в котором уран и плутоний разделять не требуется. Более того, плутоний там энергетического качества, он не годится для изготовления ядерного оружия. Мы еще собираемся туда подмешивать америций и кюрий, эта смесь не годится для обогащения и создания ядерного оружия. Тем самым принцип нераспространения не нарушается.

Всем миром для всего мира

- Существуют глобальные научные проекты, продвигаемые в рамках международной кооперации, - БАК, ITER, XFEL и т.д. Почему и глобальную проблему перехода ядерной энергетики на такую перспективную платформу не решать сообща?

- На самом деле таких международных проектов совсем не много. И это достаточно сложная тема. Технологии с быстрым спектром - это технологии, которые обеспечивают высокую радиационную стойкость материалов. Они во всех странах относятся к категории двойных технологий. Тут возможно и космическое применение, и военное, и гражданское. Поэтому в этой сфере вопрос международной кооперации затруднен.

Второй вопрос еще более сложен. Новая платформа ядерной энергетики, которую мы строим, имеет сугубо коммерческий характер. ITER - не коммерческий реактор, это, по сути, научная платформа для изучения возможности управляемой реакции термоядерного синтеза. Так же как БАК – совершенно некоммерческий проект, направленный исключительно на научную, а значит, на общечеловеческую пользу. Технология замыкания ядерного топливного цикла - это именно коммерческий проект. А тот, кто реализует коммерчески выгодные проекты, определяет и развитие рынка.

Возникает вопрос: в условиях взаимодействия на разных рынках мы с другими странами конкуренты или партнеры?

- И конкуренты, и партнеры?

- Именно. Поэтому мы делимся со всем миром научно-технической информацией, обсуждаем развитие технологии замыкания топливного цикла, различные его аспекты. Ведутся разговоры и о коммерческой составляющей. Но сказать, что этот вопрос решен, было бы неправильно. У нас есть международный проект, в котором мы с французами пытаемся сделать совместный быстрый реактор, соединив наши компетенции. Непростая тема, работа над которой продолжается уже третий год. Если удастся, то это откроет путь к созданию кооперации для создания новой формы уже для всего человечества.

- Как это будет смотреться?

- Можно взять для примера ситуацию на рынке углеводородов. Все нефтяные и газовые компании были уверены, что у них все хорошо, пока не произошла «сланцевая революция». О запасах сланцевого газа было известно давно, но не было дешевых технологий его разработки. Когда эти технологии появились, рынок взорвался.

Вполне возможно, что такая же ситуация возникнет и в проблеме замыкания топливного ядерного цикла. Появятся технологии, которые позволят быстро коммерциализовать новое направление и сделают его альтернативой традиционной ядерной энергетике на легководных реакторах.

- Просто мягкой альтернативой - или жестким конкурентом?

- До жесткой конкуренции дело, скорее всего, не дойдет. Да и «сланцевая революция» антагонистической была по отношению только к тем, кто пытался монополизировать рынок. А по отношению к компаниям, которые интегрировались в области газового энергообеспечения, она была дружественной. Так же и ядерная энергетика, которая создана не для того, чтобы мешать людям, а для того, чтобы им помогать.

Беседовал Валерий Чумаков