Быстрый реактор и замкнутый цикл

Быстрый реактор и замкнутый цикл – почему за 70 лет его не разработали?

(К проблеме минор-актинидов)

 

О быстрых реакторах (реактор, работающий на нейтронах со средней энергией более 0,1МэВ) говорят почти 70 лет. Разговоры начались ещё до того момента, как была осуществлена первая цепная реакция деления. В феврале 1943 года было уже понятно, что имеющихся запасов урана для энергетики хватит лишь на два-три десятилетия, если использовать атомные котлы имеющейся конструкции. Расчеты Ферми показывали, что при использовании энергии деления урана-238 возможно увеличить энергоотдачу урана почти в тысячу раз. В то время коэффициент использования урана в атомных котлах не превышал 0,1%, а реакторы лишь превращали уран-235 в плутоний-239. Для реализации идей Ферми нужно было создать реактор, работающий на нейтронах с энергией более 1 МеВ.

В ближайшие годы было создано атомное  оружие, в котором была реализована  цепная реакцию деления на быстрых  нейтронах, и научному миру казалось, что скоро эту энергию можно  будет использовать и в мирных целях.

Однако лишь в 1953 году удалось запустить  первый реактор, который кроме огромного  количества тепла давал еще и  электричество. Первая в мире атомная  станция могла преобразовывать  около 0,12% энергии урана в тепло, и лишь 0,03% в электричество. В том году стали понятны две очевидные вещи –

1. энергию урана можно использовать  в мирных целях, 

2. необходимо поднять КПД атомной  станции хотя бы в 10 раз,  чтобы атомная энергетика могла  продержаться на имеющихся запасах урана около 100 лет, и могла вернуть энергию, затраченную на ее создание.

Однако жизнь внесла свои коррективы. Перспектива получить неисчерпаемый источник энергии стимулировала правительства стран развернуть колоссальные работы по скорейшему овладению энергией урана. На эту гонку накладывалась гонка ядерных вооружений между ведущими державами мира. Беспрецедентные вливания денежных средств в атомную промышленность привели к следующим результатам:

+ Был проведен поиск месторождений урана всемирного масштаба, и сегодня разведанные запасы увеличились в десятки раз.

+ Были разработаны новые способы добычи урана, в несколько раз снизившие стоимость добытого металла.

+ Были разработаны новые способы обогащения изотопов урана, снизившие энергозатраты и стоимость топлива для атомных станций в 30 – 60 раз.

+ Добыча урана достигла 15-30 тысяч  тонн в год.

+ Производство атомной энергии  стало энергетически выгодно,  на единицу затраченной энергии  сейчас можно получить 1,3-2 единицы  атомной энергии.

- Однако коэффициент использования урана в атомных станция был увеличен лишь в 3 – 3,5 раза. Достичь поставленных результатов не удалось даже спустя 60 лет. Сегодня он равен 0,4%, планируется поднять через 30-40 лет до 0,8%.

- За время гонки овладения  мирной энергией атома накопилось  такое количество радиоактивных отходов, что их бесконтрольное распространение по поверхности земного шара может уничтожить все живое на Земле примерно 100 раз. Время самовосстановления среды жизнеобитания  10-100 тысяч лет.

- Накопленное ядерное оружие  может перепахать Землю 2000-10000 раз.

- Единоличный лидер освоения  энергии атома, США выбыл из  гонки в 1972 году. Финансовый поток  гонки упал в том году в  3 раза.

Раньше часто говорили о вкладе физики и химии в научно-технический  прогресс. А физики и химики спорили о том, какая наука важнее. Так вот, чисто физическая (ядерная) задача по увеличению доли использования урана за 70 лет продвинулась лишь на десятые доли процента, в то время как химические и физико-химические технологии продвинулись в десятки и сотни раз вперед.

Настоящая работа посвящена тому, чтобы понять, почему нет движения вперед в этом направлении,  а бесконечные обещания, прогнозы, проекты и директивы не выполнены, не сбылись, не исполнены и провалены.

И этот провал – быстрый реактор, который не дает покоя администрациям, функционерам, любителям быстрых денег. Однако быстрый реактор отвергается атомным сообществом вот уже в течение трех поколений.

 

Об истории вопроса

Вопросы, на которые ищу ответ с 1992 года. Он был сформулирован сотрудниками ОРИП, которые крайне негативно относились к деятельности ХТО. Среди сотрудников НИИАР мало единодушия по любым вопросам, но основные вопросы философии атомного проекта выглядели следующим образом:

1. Вода или огонь? (какими способами разделять уран, плутоний и продукты деления? С помощью водных технологий или с помощью неводных, то есть, пиротехнологий?)

2.  Быстрый или медленный нейтрон? (реакторы на тепловых или на быстрых нейтронах?)

раскололи учёный люд пополам, и  линия раздела проходила не только между городами, странами, домами. Фронт противостояния был и посреди столов, шкафов, боксов и камер. Не знаю, какие качества моего характера притягивали спорщиков ко мне, но немалое количество специалистов пытались непосредственно мне открыть свое видение вопроса.

Я пытался понять всех, и своё мнение несколько раз менял, сначала  для того, чтобы от меня просто отстали, а потом в процессе самостоятельного углубления в суть вопроса.

Коренной поворот в познании философии произошел после следующего сообщения, полученного мною от очень опытного радиохимика, лауреата государственной премии СССР.

В 1972 году исполнилось 30 лет после  начала Манхэттенского проекта, и по закону США, должны были быть рассекречены документы этого проекта. Американцы сначала предоставили данные специальной комиссии, состоящей из учёных, специалистов, военных и финансистов. Данные были предоставлены и пишущей публике, но только данные. Тогда появились первые книги о работах по созданию атомного оружия.

Из предоставленных данных комиссия извлекла важную информацию, которая положила конец приоритетному направлению. Информация эта до сих пор не для широкой публики. Атомный проект прикрыли, и государственной поддержки он до сих пор почти не имеет (по сравнению с первыми 30 годами, когда до 30% бюджета уходило на атом).

Не так много людей знало  о решении американской администрации  в те далекие годы, однако сейчас эта информация сполна подтверждается отсутствием строительства АЭС  в США вот уже 40 лет.

Почему США прекратили программу исследований быстрых реакторов в 1972 году? Почему они вообще прекратили развитие атомного проекта? Что такое обнаружили американские ученые, что такое они сказали правительству и командованию, что те полностью отвернулись от этого направления?

Возникает и другой вопрос – почему СССР продолжает работы, несмотря на отсутствие положительного результата?

Сегодня более жесткий вопрос –  почему только один быстрый реактор  в мире производит электричество  и тепло? Что заставило свернуть быструю программу в мировом масштабе?

Сейчас время смены общественных формации. Мы переходим в из капиталистического строя в некий «информационно-виртуальный» строй. Если ранее информацию защищали с помощью запретов и сокрытия, то сейчас ценная информация прячется в потоке дезинформации. Непосвященному человеку нет шансов увидеть разницу между правдой и неправдой.

Главной своей задачей ставлю  помочь обывателю сориентироваться в этом потоке с помощью относительно простых знаний. Знаний типа «сбор налогов – выплата пенсий», «горячее – холодное», «белое – черное», «выгодно – убыточно», «дешево – дорого», «прозрачно – мутно». Когда простой фермер в России сможет увидеть, куда уходят его налоги, когда перестанут остатки от разворованных налоговых сборов называть прибылью, тогда простому гражданину России станет понятно, выгодно или невыгодно заниматься данным видом деятельности.

Сегодня атомная промышленность России существует на средства налогоплательщиков, и поэтому продолжаются крупномасштабные атомные проекты. Если атомная электрическая промышленность начнет конкурировать с другими видами элекро- производителей на равных условиях, без вливаний со стороны государства, то все атомные проекты свернутся очень быстро.

Основные секреты СССР находились в области экономики. Поэтому  безграмотность россиян в экономических вопросах поголовная. Заявления о выгодности атомных станций выглядят комично на фоне абсолютно закрытой информации и финансовой деятельности Росатома.

Вся финансовая сторона вопроса  рассматривается здесь на примерах европейских и американских атомных станций. У меня нет возможности провести строгую финансовую оценку современных проектов. Финансы СССР и России открыты лишь немногим, полагаю, что среди этих людей россиян не более одной пятой.

Сегодня очень много накопленных данных в области изучения и использования атомной энергии. Однако слишком разрознены эти данные, они не сведены воедино в виде общепризнанной информации. Очень по-разному трактуются данные разными группами исследователей, делаются зачастую прямо противоположные выводы.

Есть апологеты ВВЭР, есть апологеты РБМК, есть апологеты СВБР и т.д., то есть крупные группы специалистов атомщиков, работающих над конкретным направлением в реакторостроении. Есть апологеты различных видов топлива для реакторов – металлов, оксидов, нитридов и т.д. Эти группы борются между собой за большой кусок бюджетного пирога, используя все доступные средства.

Сегодня побеждает та группа (так  и хочется сказать группировка), которая находится ближе к  правящим кругам, у которой больше политического влияния на российской территории. Это происходит потому, что научными способами нельзя победить – нет научно обоснованных аргументов. Сегодня побеждает та группа, которая больше обещает и более красиво представляет свою работу перед правительством.

Эти направления были созданы в советское время и очень хорошо и длительное время финансировались правительством СССР. Ранее всем им хватало денег с избытком, эксперименты ставились с максимально возможным размахом. Так появились советские реакторы на тепловых нейтронах. Эти реакторы одни из лучших в мире, до сих пор работают и производят электричество и тепло. 

Однако стоимость этих реакторов  до сих пор неизвестна из-за сложности схемы советского финансирования. Расхождения в расчетах имеет размах 2 тыс. – 20тыс. долларов за кВт установленной электрической мощности. Из этих цифр невозможно сделать вывод о экономической целесообразности использования данных типов реакторов. Кроме того, запасов топлива для этих реакторов хватит не более, чем на 50 лет по самым оптимистичным прогнозам.

Сегодня необходимо осознать, что современные реакторы атомных станций – это начало длительных, на многие столетия, экспериментов, которые окончатся неизвестными для науки результатами. Продолжительность современных экспериментов с материалами составляет до 15 лет на специальных реакторных установках с потоками нейтронов в сотни раз превышающих таковые на энергетических реакторах. Очень долго придется ждать окончания экспериментов и их обработка завершится не ранее, чем через сто лет.

Одной из важнейших задач атомной промышленности становится создание «школы», которая многие столетия и тысячелетия будет поддерживать «атомные знания». Примеры в истории – масонские ордены, которые прошли через столетия, почти не изменившись, различные конфессии и т.д.

Атомное сообщество простые обыватели давно уже считают мормонами или квошарами, привилегированной кастой, которой глубоко безразличны нормы морали и привычные ценности остального общества.

Из всех научных направлений  отдельно стоит комплекс групп направлений быстрых реакторов. Это в первую очередь БН – быстрые натриевые реакторы. Это СВБР – быстрые реакторы со свинцово-висмутовым теплоносителем. Это БРЕСТ (проекты) – быстрый реактор с естественной безопасностью со свинцовым теплоносителем. Почему до сих пор не сделан выбор между типами реакторов? Потому что нет решающих аргументов ни за один из этих типов реакторов.

Позиция США в данном вопросе  наиболее последовательная. Федеральное  правительство выделяло 30 лет колоссальные суммы на развитие атомных проектов, и никакой отдачи от них не видит. Если министерство энергетики считает, что эти деньги потрачены не зря, то верните их обществу в виде электроэнергии, радиоактивных источников, новых видов материалов. Только потом просите деньги на новые проекты. Правительство не позволит себя обманывать никому.

Наиболее непоследовательная позиция  правительства СССР и России. Обнаружив  обман, правительство не прекращает финансирования атомных проектов, а  продолжает выделять средства на дискредитированные проекты, чтобы не показать своему народу свои ошибки. Таким образом, непризнание прежних ошибок порождает все новые и новые. Осознание ошибок уже существует во всем атомном сообществе, а правительство пытается специалистам доказать важность проваленных проектов.

Сложно доказать специалисту необходимость ненужной работы, особенно это сложно человеку без образования. Одно дело безграмотные колхозники и пролетарии, другое дело  элитные кадры советского Средмаша, имеющие специальное образование и специальную подготовку. С такими кадрами можно пойти на сговор, подкупить льготами, а не рассказывать им сказки про них же самих и взывать к бесплатному патриотическому труду.

Специалисты советской атомной  промышленности, которых долго гноили правительства и презирали сограждане, находятся в состоянии человека без определенного места жительства, с ощущениями обманутого цыганами интеллигента. Бесконечная ложь сверху и собственное бессилие противостоять этой лжи сильно влияет на психику.

Специалисты пока видят только проблемы и сокрытие отрицательных результатов сложных экспериментов. С той точки зрения, на которой они находятся, не видно никаких перспектив.

Значение науки для человечества хорошо сформулировал товарищ Ленин. Он сказал, что наука в 20-м веке стала непосредственной производительной силой, а не только лучом, освещающим вектор развития экономики. Атомная наука, точнее комплекс наук, работающих на атомную промышленность России, сегодня не освещает дорогу, и тем более, не везет общество вперед. К сожалению, атомпром сегодня лишь (полупьяный) пассажир в старой российской телеге.