С корреспондентами электронного издания AtomInfo.Ru беседует начальник отдела ФГУП НИКИЭТ имени Н.А. Доллежаля, главный конструктор реакторной установки БРЕСТ Виктор Николаевич ЛЕОНОВ.

Взгляд пессимиста и нотки оптимиста

Виктор Николаевич, что Вы можете сказать о сегодняшнем состоянии работ по проекту БРЕСТ?

Как ни прискорбно говорить, но в 2008 году, впервые за последние 10 лет, госкорпорация "Росатом" и входящие в неё структуры не выделили ни копейки на поддержание хотя бы того задела, который существует по свинцовому направлению.

К сожалению, не были приняты во внимание наши объяснения, что ведутся работы, связанные с реакторными испытаниями твэлов, которые не могут быть прерваны.

Вы имеете в виду испытания на БОР-60?

Да, я говорю об экспериментах с нитридным топливом. Остановка этих испытаний приведёт к тому, что мы себя отбросим на 4-5 лет назад.

Другая работа, которую мы выполняем - это длительные испытания конструкционных материалов, в частности, получение характеристик длительной прочности и ползучести. Мы просили выделить средства для оплаты, но, несмотря на все наши усилия и понимание со стороны руководства ГК, денег нам не дали.

Сейчас эти важные эксперименты продолжаются, но на условиях "джентльменской договорённости" - то есть, в предположении, что мы сумеем их оплатить в следующем году. Но если и тогда деньги не появятся, то развитие направления просто остановится.

Это взгляд на проблему глазами пессимиста. А есть ли оптимистические нотки?

Есть. Мы связываем определённые надежды с тем, что в настоящее время разрабатывается ФЦП по новым энерготехнологиям, о необходимости скорейшего ввода в действие которой говорил премьер-министр Владимир Путин.

Эта программа готовится, по крайней мере, два года. При соответствующих усилиях её можно было бы запустить уже в этом году. Но мы имеем то, что имеем, и новая ФЦП заработает только не раньше 2010 года. По крайней мере, мы надеемся на это, хотя 100%-ной гарантии никто нам не даёт. Не может радовать и информация о том, что объём финансирования программы сократился в ∼2 раза по сравнению с изначальным.

Тем не менее, наше направление рассматривается в новой ФЦП, и мы надеемся, что эта работа будет востребована. Мы считаем, что свинцовые технологии в ближайшее время будут определяющими в области быстрых реакторов.

А почему Вы так считаете?

Главным образом, это связано с тем, что доминирование быстрого направления должно начаться как можно скорее.

Та политика, которая на сегодняшний день проводится по массовому строительству тепловых реакторов, мягко говоря, не оптимальна. Тепловые реакторы просто пожирают уран, который природа дала нам в ограниченном количестве. Они его используют крайне неэффективно.

Один простой пример. Если вы сравните, сколько природного урана нужно для теплового и быстрого реакторов одинаковой мощности за весь срок службы, то вы увидите - разница составляет почти пятёрку.

То есть, ВВЭР потребит за свою жизнь в 5 раз больше природного урана, чем быстрый реактор. Но Вы говорите сейчас о ВВЭР, работающем в открытом цикле?

Да, в открытом. Реакторы ВВЭР у нас не планируются для закрытого цикла, так как попытки использовать в них MOX-топливо только удорожают производство электричества. Это было проанализировано и отвергнуто в те времена, когда американцы предлагали нам выжигать избыточный оружейный плутоний в реакторах ВВЭР.

Итак, чем больше мы строим тепловых реакторов и чем дальше откладываем срок ввода быстрых реакторов, тем меньше у нас остаётся природной составляющей ²³⁵U для более эффективного использования.

Давайте эффективно использовать уран

Но говорят, что урана в России много. Мы слышали оценки про 1,8 млн тонн.

Это не отменяет того факта, что у тепловых реакторов эффективность использования топлива хуже, чем в быстрых. Мало того, тепловые реакторы производят радиоактивные отходы в больших количествах, с которыми нужно что-то делать. Скорейший ввод быстрых реакторов решает весь комплекс вопросов - и с топливообеспечением, и с обращением с ОЯТ.

Поэтому стратегически верно стремиться как можно раньше начать переход на быстрые реакторы, а не следовать по пути "давайте строить только тепловые, топлива у нас много, и быстрые реакторы могут подождать".

А что такое "как можно раньше"? Наш премьер-министр, например, говорит о новых ядерных технологиях в среднесрочной перспективе. Как Вы понимаете его слова?

Когда шёл разговор о том, что пятого урана у нас немного, и назывались такие цифры, как 600 тысяч тонн, то в этой ситуации предполагалось, что быстрые реакторы и замкнутый цикл надо внедрять в районе 2030 года. Причём к этому моменту требовалось иметь отработанные технологии и для реактора, и для инфраструктуры.

Но отработанные быстрые реакторы у нас уже есть.

У нас нет ядерной технологии на быстрых реакторах, которая могла бы обеспечить крупномасштабное развитие ядерной энергетики (ЯЭ).

Натриевая технология себя не оправдала. Быстрые реакторы с натриевым теплоносителем (БН) оказались существенно дороже тепловых реакторов, и это одна из причин, почему в Европе ядерная энергетика на БН не развивается. Европейский быстрый реактор, вылизанный буквально со всех сторон, всё равно получился дороже теплового.

Когда мы спрашивали, будучи в Европе, почему никто не хочет строить EFR, нам отвечали - а никто из инвесторов не хочет вкладывать деньги, потому что выгоднее их вложить в PWR. Натриевые технологии, конечно, есть, но экономика их закрывает.

Другая проблема связана с тем, что к крупномасштабной энергетике всегда предъявляются более жёсткие требования, в первую очередь, с точки зрения безопасности. Обоснованная на вероятностном анализе безопасность при больших количествах установок всегда может обернуться серьёзной аварией.

Желательно иметь такие установки, у которых был бы существенно более высокий уровень безопасности. Как мы говорим, это должна быть внутренне присущая или естественная безопасность. Это позволит решить и проблему экономики, потому что одно с другим тесно связано.

Возьмите тот же БН. У него трёхконтурная схема, и это дорого. Можно убрать один контур, станет дешевле, но опаснее.

В советское время, когда планировалось создание ядерной энергетики на основе быстрых реакторов и начинали строить БН-350 и БН-600, идеология была такова - сейчас мы осваиваем быструю технологию и начинаем её развивать. Она рухнула из-за дороговизны БН по сравнению с тепловыми реакторами и наличия относительно дешёвого урана.

Дело ещё в том, что быстрые реакторы тогда планировались пускаться на топливе с плутонием из тепловых реакторов. Однако в ВВЭР плутония производится не так много, да и общее количество тепловых реакторов в нашей стране было невелико, так что накопленного в ОЯТ ВВЭР плутония могло хватить только для пуска небольшого числа быстрых реакторов.

Для дальнейшего ускоренного развития ЯЭ на быстрых реакторах от них требовались высокие темпы наработки избыточного плутония. Они могли быть достигнуты за счет сочетания высоких КВ - порядка 1,3-1,4 с большой энергонапряжённостью топлива, для отвода которой нужен соответствующий лёгкий теплоноситель с высокой теплопроводностью. Так и появился натрий, который, к сожалению, возгорается при контакте с водой и воздухом и имеет относительно низкую температуру кипения.

Сегодня мы приходим к тому, что говорим - пускать быстрые реакторы возможно и на уране. Давайте только не будем его бездумно сжигать в тепловых реакторах, а будем стремиться к его эффективному использованию.

Уран-235 для быстрых реакторов потребуется только на начальном, стартовом этапе, а далее, по мере выхода в равновесный уран-плутониевый цикл, они для своей работы будут потреблять только отвальный (обеднённый) уран. При таком подходе нет необходимости в высоких КВ и высоких энергонапряжённостях. Для стартового периода нам топлива хватает.

Снижение энергонапряжённости благотворно влияет на безопасность реакторной установки. При низких энергонапряжённостях твэлы будут работать более надёжно, а для отвода тепла не требуется пожароопасный и низкокипящий натрий. В результате мы приходим к варианту быстрого реактора на свинцовом теплоносителе БРЕСТ.

В этом и состоит наш главный тезис - давайте эффективно использовать уран, и всё остальное выстроится само собой.

На Западе начинают проявлять интерес

Концепция БРЕСТ предполагает, что реакторы работают изолированно? Сами пускаются, сами для себя готовят топливо, и больше им ничего не нужно…

В принципе, да. Так и получается. Когда КВ равен единице, мы нарабатываем столько же плутония, сколько и сжигаем. Придётся только подвозить ²³⁸U и догружать его вместо продуктов деления.

БРЕСТ - это реактор со свинцовым охлаждением. Свинец, как известно, не горит, не кипит. С ним можно построить реактор по двухконтурной, а не трёхконтурной схеме. Он получается экономически выгоднее на сегодняшний день, чем ВВЭР. Так давайте же эту технологию развивать!

Экономически выгоден по каким критериям? Стоимость капстроительства БН-800 не слишком отличается от ВВЭР. А что Вы можете сказать про БРЕСТ?

В конечном итоге нас всегда интересует себестоимость выпускаемой продукции. Что-то может быть дороже, что-то наоборот, но в конечном итоге мы получаем киловатт-час. А он у БРЕСТ-1200 выходит в ∼1,4 раза дешевле, чем у ВВЭР. Это результаты расчётов, выполненные двумя независимыми организациями.

Более того, в цену нашего киловатт-часа входит учёт стоимости пристанционного топливного цикла! У ВВЭР, как вы знаете, есть отложенные платежи на обращение с ОЯТ, которые будут достаточно велики. Их можно грубо оценить в первом приближении, используя американские данные - их проект "Гора Юкка" обойдётся в 96 млрд долларов до 2133 года.

Что означает пристанционный топливный цикл?

Всё очень просто. Сделали ТВС, поставили в зону, выгорели, выгрузили, отделили топливо от осколков, добавили восьмой уран, изготовили таблетки, сделали ТВС и вновь поставили её в реактор.

Это понятно, но где именно это будет делаться? Для ВВЭР можно сделать это через централизованные заводы на "Маяке" или, теперь, на ГХК…

В нашей концепции всё это делается непосредственно на площадке АЭС.

Для БРЕСТ потребуется вибротопливо?

Нет. Мы используем таблеточное уран-плутониевое нитридное топливо, изготовляемое по технологии, аналогичной той, что используется для оксидного топлива ВВЭР - хотя и с более жёсткими требованиями.

Существует ли технология переработки нитридного топлива?

Пока она только в проекте.

А можно задать более острый вопрос? Существуют ли хорошие результаты испытаний нитридного топлива? Мы имеем в виду - с достигнутым глубоким выгоранием.

Существуют. Была совместная программа с французами. Они облучали различные твэлы в БОР-60, в том числе, нитридное топливо. Они достигли выгорания 12%. Потом этот эксперимент остановили в связи с тем, что у французов пропал интерес к его продолжению.

Сейчас прилагаются усилия к тому, чтобы исследовать эти сборки. Вроде бы, такая возможность появилась... А урановое нитридное топливо облучалось в БР-10. Достигнуто выгорание 8,5%.

НИИАР говорит о другом эксперименте, в котором достигнуто выгорание 2,5%.

Это сборки, которые изготавливали мы. На сегодняшний день, кстати, они достигли выгорания 4%.

У французов было высокое обогащение по плутонию, и поэтому они смогли быстрее получить глубокое выгорание. У нас обогащение меньше, и наша программа идёт дольше. Кроме того, мы нашу сборно-разборную сборку каждый год извлекаем, отправляем твэлы на исследование, ставим новые - на это тоже уходит время.

Вы успеете закончить эксперимент? Говорят уже о необходимости вывода БОР-60.

Да, есть такие сомнения, особенно в свете отсутствия финансирования. Если так и дальше будет продолжаться, то мы вряд ли что-нибудь успеем сделать.

Мы постоянно говорим, что работы надо форсировать, ускоряться, но дело движется трудно. Зато на Западе к этому начинают всё больше проявлять интерес. К нам приезжали итальянцы, предлагали сотрудничать при создании исследовательского реактора. Мы у них спросили - а что вы думаете делать дальше? Они отвечают - а дальше будет энергетический реактор.

БРЕСТ и его разновидности

Какие модификации проекта БРЕСТ есть сейчас?

Мы делали проект только одного реактора - БРЕСТ-ОД-300. ОД означает "опытный демонстрационный". Это - проект. Всё остальное проектом назвать нельзя. Это либо концепции, либо проработки, либо какие-то промежуточные варианты.

Смотрелись мощность 600, 1000, 1200 МВт и даже более. Но это не проекты, это концепции или отчёты о возможности создания таких установок.

На какой стадии сейчас находится БРЕСТ-ОД-300?

Мы вышли на проектную документацию, которая требует экспериментального обоснования. В новых проектах, как известно, всегда самое дорогое - это экспериментальное обоснование.

Если вернуться к среднесрочной перспективе, сразу возникнет вопрос - если необходимо делать ещё НИОКР, то сколько времени на них потребуется?

Мы готовим предложения в федеральную программу. Мы оцениваем, что сможем закончить НИОКР, в основном до 2015 года. Почему в основном? Есть ресурсные испытания, которые требуют существенно большего времени.

Давайте возьмём для примера насос. Допустим, мы создали его в 2014 году. Далее нужно обосновывать его ресурс. Сначала обосновываем на год. Потом, пока идёт стройка - на более длительный период.

Кстати, а свинцовые насосы имеются в природе?

Разумеется. Свинцовые насосы существуют, причём разных типов. На судовых установках они перекачивали свинец-висмут, но в этом случае практически нет разницы со свинцом. На стендах, которые мы используем для свинца, применяется то же самое оборудование.

Там использовались, главным образом, центробежные насосы, а в нашем проекте рассматриваются осевые. В некоторых проектах по петлевым установкам для экспериментальных работ используется электромагнитный насос. Как видите, в распоряжении есть целый набор конструктивного исполнения насосов.

Получается, что в 2016 году можно будет начать строительство демонстрационного образца свинцово-висмутового реактора?

Да, при соответствующем финансировании.

Почему был выбран БРЕСТ-300? Не слишком ли это большой реактор для демонстрации? Посмотрите - СВБР идёт с мощности 100 МВт (эл.), натриевые начинались с БОР-60, не говоря уж о БР-5 и БР-10. Нет ли смысла стартовать со своего рода "свинцового БОР-60"?

Если бы мне задали бы этот вопрос 10-15 лет назад, я бы сказал - конечно, надо начинать с маленького реактора. Потом построить установку средней мощности, а затем прийти к коммерческому аппарату.

Но за этот период выполнен большой объём работ, есть понимание, как правильно развивать это направление и почему, что мы сейчас и делаем. Кроме того, если сейчас стартовать с небольшой установки, то сроки освоения технологий уйдут в 50-ые годы. Поэтому сегодня я говорю о том, что мы готовы и есть необходимость начинать с большей мощности.

300 МВт - это та минимальная мощность, при которой можно говорить о прототипе коммерческого реактора.

И всё-таки, 300 МВт (эл.) нужны для коммерческого применения. Если же иметь в виду только цели демонстрации, то не будет ли достаточным построить меньший реактор?

При демонстрации нам важно показать те характеристики, которые мы закладываем в коммерческий реактор. На маленьком реакторе сделать этого не удастся, и нам придётся-таки строить ещё одну установку.

Поэтому мы стоим на том, что надо делать сразу реактор достаточно большой мощности. Хотя было бы неплохо параллельно делать и установку с мощностью поменьше, чтобы использовать её для отработки перспективных решений.

Температура кипения свинца равняется примерно 1700°C. То есть, мы ещё можем подниматься и подниматься вверх. Натрий уже встал по параметрам, а у нас ещё есть большой запас. Для таких целей небольшой аппарат был бы очень интересен.

То есть, Вы хотите посмотреть что-то высокотемпературное?

Да. Не зря на рынке ядерных технологий есть потребности в газовых реакторах, которые имеют возможность получать высокую температуру. Мы тоже можем получать высокую температуру, теплоноситель это позволяет. Но нужны конструкционные материалы. Над ними можно было бы работать, чтобы создать высокотемпературную свинцовую технологию.

БРЕСТ и другие

Есть два различных сценария развития атомной энергетики - однокомпонентный и двухкомпонентный. То есть, только быстрые, или быстрые плюс тепловые. Как Вы видите развитие нашей отрасли?

Сразу перейти на однокомпонентную систему невозможно. Даже если мы запустим быстрые реакторы, до этого момента всё равно будут нужны мощности, которые придётся обеспечивать за счёт тепловых реакторов.

В перспективе, если быстрая технология будет создана, то она вытеснит тепловую. Хотя какая-то доля за последней, наверное, останется. Но это произойдёт не ранее, чем через 60 лет и позже.

Посчитайте сами. Пусть технология будет готова к 2030 году. До этого момента будут строить тепловые реакторы, а срок их службы минимум 60 лет. То есть, можно смело сказать, что до 2100 года тепловые реакторы доживут при любом раскладе.

Мы много говорим сегодня о свинце и натрии. Но есть и третий кандидат - свинец-висмут. Он обладает всеми преимуществами тяжёлого металла, к которым добавляются дополнительные преимущества перед свинцом - в первую очередь, те, что касаются температур.

Мы рассматривали свинец-висмут, когда начинали заниматься тяжёлометаллической тематикой. Был даже соответствующий проект. Но дело в том, что БРЕСТ - не просто реактор. Эта технология, предлагаемая для создания крупномасштабной энергетики.

Если с этой точки зрения подходить к свинцу-висмуту, то там мы столкнёмся с неприятностями, связанными с высокой активностью полония. Радиоактивный полоний образуется при облучении висмута, которого в реакторе очень много. Активность свинцово-висмутового теплоносителя возрастает по сравнению со свинцовым примерно в 20 тысяч раз.

Это означает, что будут более серьёзные последствия от тех возможных аварийных ситуаций, которые приводят к выходу активности за пределы станции при разгерметизации контура и т.п.

Есть опыт судовых аппаратов. Такие случаи у них были, но серьёзных последствий не наблюдалось.

Понимаете, нельзя сравнивать судовые установки и реакторы для крупномасштабной атомной энергетики.

Судовые установки вы не видите, вы о них не слышите и ничего не знаете. А атомные станции будут стоять везде - и каждый будет знать, что на них что-то происходит и что-то проливается. Подходы здесь должны быть совершенно другие. Эта одна из основных причин, почему мы отказались от свинца-висмута.

Мы рассматривали различные варианты утечки в центральный зал из газового объёма свинцово-висмутового реактора. По нашим расчётам, получалось, что ПДК превышались в 200 раз. Персонал не мог находиться в центральном зале даже при небольших утечках из газового объема.

Другой случай - разгерметизация крышки реактора. Для БРЕСТ эта ситуация при определённых условиях относится к 5 уровню по международной шкале событий на АЭС - нанесения ущерба окружающей среде. Точно такая же ситуация для свинца-висмута - это катастрофа уровня Чернобыльской.

Обсуждая крупномасштабную энергетику, мы говорим - вот свинец. Его производится каждый год в мире 3 млн тонн. Запасы свинца - 100 млн тонн. Теперь возьмём свинец-висмут. Висмута производится 7 тысяч тонн, а его разведанные запасы - 160 тысяч тонн. Как говорится, почувствуйте разницу!

Как можно построить крупномасштабную энергетику при таких ресурсах? Это просто невозможно сделать. А раз маленькие запасы и маленькое производство, то и стоимость высокая. У нас теплоноситель стоит порядка 1 доллар/кг, а в свинцово-висмутовых реакторах - 7-14 долларов/кг.

Эти цифры действуют в отсутствие большого спроса. Представьте, что вы начинаете развиваться, и спрос взлетел. Естественно, цена пойдёт вверх. Нам отвечают так - надо организовывать производство получения висмута. Но это капитальные вложения. Ради чего их делать? Ради того, чтобы сделать реакторы ещё более дорогими?

Мне лично не очень понятно, почему Россия должна отрабатывать две технологии тяжёлого металла. На свинцовых технологиях можно создавать установки с любой мощностью. На одной технологии мы имеем целый ряд различных мощностей. Это позволит государству тратить меньшие средства и унифицировать экспериментальную базу, материалы и многое другое. А если мы развиваем две технологии, то придётся затрачивать больше средств.

Но тогда возникает естественный вопрос - а вы не считаете, что натриевая технология уже создана, а свинцовая ещё в стадии разработки?

Вы знаете, это тоже очень скользкий момент. Смотрите - сегодня создаётся БН-800. Мы спрашиваем разработчиков - это какой у вас реактор, коммерческий? Они говорят - нет, это опытный реактор. Но у вас же были БР-10, БОР-60, БН-350, БН-600 - этого не хватает? Нам отвечают - нет, нам нужна ещё одна установка. Я не удивлюсь, если для коммерческого натриевого реактора потребуется ещё один опытно-демонстрационный аппарат.

Получается, что все натриевые реакторы исследовательские. Но ведь это какой-то нонсенс!

Хорошо, но ведь БН-600 работает, и очень неплохо работает…

Верно, но почему-то их в России не строят.

Вы бы хотели, чтобы рядом с вами было озеро натрия, которое в любой момент может загореться или взорваться? Я думаю, что таких желающих найдётся мало. Ещё когда был жив Славский, как рассказывают очевидцы, он говорил так (по поводу БН-1800): "Это что - натрия больше, чем мой кабинет? Нет, такие реакторы мы строить не будем!".

Мы не призываем закрывать то, что сделано. Но мы считаем, что неправильно развивать крупную энергетику на очень опасном теплоносителе. Тем более что никакой необходимости в этом нет. Есть другие пути, которые позволяют решать проблему перехода на быстрые реакторы более безопасным способом.

Безопасным? Но ведь свинец токсичен!

Да, нам об этом часто напоминают. Мы отвечаем так - мы же работаем с реактором! А там излучение, продукты деления, и к нему предъявляются требования, по сравнению с которыми свинец - цветочки.

Что такое техника безопасности на заводе по производству свинца? Лепесток на рот, и всё. И она обеспечивает все нормы для работы персонала, поэтому токсичность свинца никак не будет сказываться на условиях эксплуатации БРЕСТ.

Натрий, между прочим, с этой точки зрения намного хуже. При его горении образуются окислы, которые ядовиты. Мы оценивали последствия аварии на натриевых реакторах и пришли к выводу - не нужна там никакая активность, все просто задохнутся.

Благодарим Вас, Виктор Николаевич, за то, что согласились ответить на острые и не всегда удобные вопросы. Надеемся, что получившийся материал будет интересен нашим читателям.

Спасибо за интервью для электронного периодического издания AtomInfo.Ru.

Подготовили Игорь БАЛАКИН и Александр УВАРОВ (AtomInfo.Ru).

ИСТОЧНИК: AtomInfo.Ru

ДАТА: 22.09.2008

Темы: Свинец, БРЕСТ, НИКИЭТ, Интервью, Виктор Леонов