Атомная энергетика должна стать «быстрой»

Хорошая новость: к концу XXI века традиционная атомная энергетика, использующая реакторы на тепловых (медленных) нейтронах, прекратит свое существование. Плохая новость: заменить ее – пока – нечем.

Парадоксальность ситуации заключается в том, что ученые и конструкторы давно уже предложили выход из этого энергетического пата – использование реакторов на быстрых нейтронах (РБН). В качестве топлива для быстрых реакторов используется смесь плутония и урана. Мало того, главная особенность РБН – воспроизводство топлива в процессе их работы. (Поэтому РБН часто называют реакторами-размножителями). Сжигание плутония, в том числе и оружейного, в замкнутом топливном цикле в принципе позволяет решить проблему радиоактивных отходов. Как раз перспективам развития этого направления была посвящена крупная Международная научно-техническая конференция «Развитие атомной энергетики на основе реакторов на быстрых нейтронах с замкнутым топливным циклом». Среди организаторов конференции, состоявшейся в конце ноября в Москве, – концерн «Росэнергоатом» при поддержке «Росатома», Международного агентства по атомной энергии (МАГАТЭ) и Российской академии наук.

Итак, «счетчик» для традиционной атомной энергетики включен. Причем это даже не заслуга «зеленых». Дело в том, что, по всем самым оптимистичным оценкам экспертов, запасы урана на планете – 20–40 млн. тонн. Реально же надо, по-видимому, ориентироваться на 10–17 млн. тонн. Как бы там ни было, Валерий Рачков, начальник управления атомной энергетики «Росатома», уверен: «Запасы урана будут исчерпаны уже в этом столетии. Следовательно, крупномасштабная энергетика на тепловых нейтронах невозможна. Выход – энергетика на быстрых нейтронах, замкнутый ядерный топливный цикл с жидкометаллическим теплоносителем».

С росатомовским чиновником солидарен и академик Николай Пономарев-Степной, вице-президент ГНЦ «Курчатовский институт». «Если урана будет порядка 6–10 млн. тонн, то об атомной энергетике можно забыть, она не будет оказывать влияния на решение энергетических проблем мира и к концу века благополучно и тихо умрет, – уверен Николай Николаевич. – Если – 10–17 млн. тонн, то новые тепловые реакторы надо вводить уже сейчас. Получение урана из морской воды – пока эти технологии далеки от реальности».

К середине века мировое энергетическое производство должно увеличиться в 2–3 раза. Главный вклад сделают США и Китай. (Например, КНР планирует к 2020 г. довести свои электрогенерирующие мощности до 200 ГВт – огромная величина!)

России для выполнения задач энергообеспечения страны к 2050 году также надо в пять раз увеличить свои атомные генерирующие мощности. «И это еще – минимальный сценарий, – подчеркивает Пономарев-Степной. – Причем 50% этих мощностей пойдет на производство водорода». Другими словами, речь идет о концепции водородной экономики, которая стала очень популярной в мире, даже модной.

По мнению академика Пономарева-Степного, крупномасштабное производство водорода должно решить проблему энергообеспечения человечества в XXI веке. Сейчас в мире производится 40 млн. тонн водорода, в основном за счет конверсии метана; к концу века потребность в водороде возрастет в 20 раз. Никакого природного газа на это уже не хватит. А вот получение водорода в процессе электролиза воды за счет электроэнергии от АЭС┘ Почему бы нет? Недаром, по оценкам, которые привел на конференции Пономарев-Степной, к 2010 году мировая атомная энергетика должна производить 3 тыс. ГВт электроэнергии, а к 2100 году – 10 тыс. ГВт.

Сегодня всем специалистам очевидно: традиционная ядерная энергетика на урановом топливе – это своего рода переходная форма между нынешней углеводородной энергетикой и будущей крупномасштабной атомной энергетикой на основе РБН. Не случайно, по оценке академика Анатолия Зродникова, директора ГНЦ «Физико-энергетический институт» (г. Обнинск), во всем мире уже потрачено 50 млрд. долларов на «быстрые» технологии.

«Должны быть созданы международные центры ядерного топливного цикла, чтобы обеспечить режим нераспространения, – заявил Николай Пономарев-Степной. – Потребность в них диктуется чрезвычайной интенсификацией потоков ядерных материалов при крупномасштабном развитии атомной энергетики».

Впрочем, до этого пока еще далеко. Первый, он же единственный, он же крупнейший в мире коммерческий реактор на быстрых нейтронах БН-600, работает в России. За 25 лет безаварийной эксплуатации энергоблока БН-600 на Белоярской АЭС была решена основная задача: продемонстрирована длительная, эффективная и безопасная работа энергоблока с реактором на быстрых нейтронах. Специалисты активно обсуждают проект реактора БН-800, который, по их расчетам, должен стать основой для промышленного производства электроэнергии на АЭС.

Однако по этому поводу существуют разные мнения. Американцы, например, настаивают на развитии РБН с открытым циклом. То есть предлагается отработавшее топливо не направлять опять в реактор на переработку, а захоранивать в стабильных геологических структурах. Можно лишь отметить, что открытый ядерный топливный цикл, который предлагают развивать США, потребует строительства к концу века еще как минимум 50 хранилищ типа Юкка-Маунтин.

Пока же на ядерную энергию приходится около 6% мирового топливно-энергетического баланса и 17% производимой в мире электроэнергии. А в докладе Мирового энергетического совета «Мировая энергетика будущего: действительность, реальный выбор и программа действий» (1993 г.) делается вывод, что доля «ядерного» электричества может вырасти до 30%.