В последние недели много говорилось об остановке французских АЭС из-за жары. Европу действительно накрыла чуть ли не самая мощная волна жары за последние десятилетия, местами температура держится за +40С.

В этой статье я расскажу о том, насколько серьезно и масштабно это коснулось французских АЭС и почему в СМИ ситуация подается мягко говоря не так, как оно есть на самом деле.

Охлаждение АЭС. Как это работает

Начнем с основ. Да, атомным станциям требуется охлаждение. Как и любой тепловой станции, которая преобразует тепло от сжигания угля, газа или мазута в электричество. АЭС нужно преобразовывать тепло от распада ядер урана в термодинамическом цикле, а значит, в итоге нужно конденсировать пар после турбин и сбрасывать часть тепла в окружающую среду. Против физики не попрешь, вечных двигателей не бывает, КПД всегда ниже 100%.

Чаще всего тепло сбрасывают в водоем – море, реку, озеро или искусственный пруд-охладитель. Последний вариант типичен для российских АЭС. Это называется прямоточное охлаждение. Станция берет воду из реки выше по течению, или из одной части водоема, а потом сбрасывает ниже по течению реки или в другую часть водоема, нагретую на несколько градусов. Это по сути третий контур АЭС, вода при этом не касается реактора и нерадиоактивна.

Для нормальной работы АЭС температура охлаждающей воды может меняться в довольно широких пределах. Чем ниже – тем даже лучше, охлаждение будет более эффективным. Но и в жару технически АЭС может работать. Просто если температура воды будет выше некоторой величины, то станция будет работать менее эффективно.

Например, на графике ниже можно увидеть зависимость мощности 1-го блока Нововоронежской АЭС-2 от температуры воды, охлаждающей конденсатор [1]. Нормальный диапазон температуры охлаждающей воды должен быть ниже +31 градуса Цельсия. Когда температура выше – мощность блока снижается:

АЭС Франции и жара

Но вернемся к Франции и волнам жары. Дело там даже не в том, что АЭС хуже работают или не могут работать в аномальную жару. Они могут. Но существуют нормативные требования [2], чтобы температура сбрасываемой воды не превышала определенных величин, чтобы не наносить вред речной экосистеме. Это так называемое тепловое загрязнение.

И именно с ним связаны текущие ограничения. Поэтому в ситуации аномальной жары некоторые АЭС вынуждены сбавлять мощность или даже останавливать блоки, чтобы не перегревать реки. Т. е. основная причина – экологические нормативы и, как бы это пафосно не звучало, забота о природе, а не технические проблемы.

При этом, кстати, для некоторых французских АЭС сделаны исключения [3]. По согласованию с регулирующими органами, они должны работать на определенной минимальной мощности для поддержания частоты сети, даже если превышают нормативы по температуре сбросов или забору охлаждающей воды.

И такие отступления от правил, на мой взгляд, самое слабое и нехорошее звено во всей этой истории, поскольку тут действительно может быть нанесен ущерб окружающей среде. Впрочем, реальное превышение теплового загрязнения еще нуждается в оценке. И это хорошая задачка для нормальных промышленных экологов и экологических НКО.

При этом ограничения в первую очередь касаются именно атомных станций, расположенных на реках. Из 18 французских АЭС четыре находятся на морском берегу (см. карту выше). Их эти нормативы и волны жары касаются в меньшей степени.

Еще 10 АЭС в континентальной части используют для охлаждения градирни, или, проще говоря, охладительные башни. В них вода испаряется и охлаждается, т. е. тепло напрямую передается атмосфере, а не речной воде.

С испарением из градирни уносится всего порядка 1% воды, а остальное идет обратно в контур охлаждения, поэтому такая схема называется закрытой. Градирням нужна лишь небольшая подпитка воды. И это позволяет строить АЭС даже вдали от крупных рек и водоемов.

Например, как Белорусская АЭС – она практически стоит в чистом поле. Хотя на самом деле подпитка ее градирен идет от реки Вилия, которая в семи километрах от станции. Но объем этой воды нужен, конечно, гораздо меньше, чем было бы нужно для прямоточного охлаждения.

Или вот американская АЭС Пало-Верде с тремя мощными блоками PWR по 1300 МВт, которая вообще находится в пустыне на юге Аризоны, а для подпитки градирен использует в том числе воду со станции очистки сточных вод города Феникс.

Кстати, в России уже более 15 лет новый Водный кодекс запрещает новым АЭС и ТЭЦ использовать прямоточное охлаждение. Поэтому все новые блоки АЭС, построенные за это время, строятся с градирнями. Даже Ленинградская АЭС-2, расположенная на берегу Финского залива. Первая Ленинградская АЭС с 4 РБМК-1000 более 45 лет работала с прямоточным охлаждением.

Кстати, про особенности охлаждения российских АЭС, как и в целом про особенности и историю всех отечественных АЭС, я рассказывал в отдельном большом обзоре у себя на канале в Youtube. Посмотрите, если еще не видели.

Но вернемся во Францию. Лишь четыре АЭС там не находятся на берегу моря и не используют градирни для всех своих энергоблоков. Но не для всех из них ситуация такова, что они оказывают серьезное влияние на эти реки. Чаще всего ограничения касаются трех станций: АЭС Bugey, Saint-Alban и Chooz.

АЭС Bugey (4 PWR по 900 МВт) стоит на берегу реки Рон. Да, у нее есть 4 градирни, но они работают лишь на два энергоблока из четырех. Первые два блока используют прямоточное охлаждение из реки.

Вторая АЭС – Saint-Alban (2 PWR по 1300 МВт). Она находится ниже по течению на той же реке Рон, т. е. поток воды в реке уже больше, как и тепловая емкость. Но оба мощных блока не имеют градирен.

И третья – АЭС Chooz (2 PWR по 1500 МВт). На реке Мез. У обоих ее энергоблоков есть градирни, но АЭС стоит на пятачке Франции, окруженном территорией Бельгии, куда и течет река. Поэтому у этой АЭС особое регулирование и требования к забору воды в случае ее обмеления в жару.

Других АЭС ограничения обычно касаются реже. Например, АЭС Tricastin (4 PWR по 900 МВт) похожа на АЭС Bugey – два блока с градирнями, два без. Но она располагается в более полноводной части реки Рон. Тем не менее, в эту особо сильную волну жары и она сбавляла мощность.

Кстати, интересный факт – эта АЭС обеспечивает энергией соседний заводик Georges Besse II по обогащению урана. Так что суммарный углеродный след этого обогащенного урана очень низкий. Раньше на этом заводе использовали прожорливую диффузионную технологию обогащения, но затем заменили на центрифужную, как в России. Подробнее про технологии обогащения урана можно почитать в моей отдельной статье [4]).

Суммарно же в текущую аномальную жару было отключено около 2 ГВт мощностей АЭС или около 8% их текущей мощности. Это немало в моменте, но длительность таких ограничений небольшая. Для отдельных станций снижение мощности проводилось в течении дней, а иногда и часов [5].

В среднем с 2000 года сокращения годовой выработки французских АЭС, связанное с летней жарой, составляют около 0,3% от годовой выработки [5]. Хотя в отдельные годы с особенно сильными волнами жары они могут быть выше. Скорее всего, в этом году показатель тоже будет выше среднего.

Тем не менее, у компании-оператора французских АЭС EDF есть план по климатической адаптации своей инфраструктуры. Ну а новые АЭС будут строить с запасом на охлаждение, т. е. либо у моря, как нынешняя строящаяся АЭС Flamanville, либо с градирнями. Либо это будут малые АЭС, для которых вопрос охлаждения и теплового загрязнения уже не так актуален. О малых АЭС была моя прошлая большая статья [6], там подробнее о всех их плюсах и минусах.

Атомная энергетика во Франции в целом

В настоящий момент около половины всех АЭС Франции не вырабатывают электроэнергию. Но это, во-первых, во-многом норма, и я сейчас поясню, что имею в виду. А во-вторых, это не имеет отношения к волнам жары. Что, впрочем, не мешает СМИ связывать все отключения именно с жарой.

Поясню, почему это почти норма. Каждая АЭС в среднем раз в год на несколько недель останавливается для ремонта и перегрузки топлива. Поскольку летом во Франции потребление энергии меньше, чем зимой, именно летом АЭС в основном и обслуживают. Так что каждый третий блок АЭС летом в ремонте, а это до 15-20 блоков – это вполне нормально для Франции.

А вот что необычно и действительно неприятно – это остановка еще нескольких блоков для проверки технических проблем с коррозией, выявленных еще в прошлом году. У 3 блоков проблему нашли и устраняют, у трех в ходе проверок проблем не выявили, еще на 6 блоках проверка совмещена с плановым ремонтом.

Все это в сумме дает действительно небывалое снижение выработки АЭС. Ожидается, что по итогу 2022 года выработка АЭС Франции сократится до около 300 ТВт*ч против 360 ТВт*ч в 2021 [7].

Добавлю, что жара оказывает влияние на всю энергетическую инфраструктуру. Лесные пожары приводят к обрывам линий электропередач. Обычные станции на угле и газе тоже сбрасывают тепло в горячие реки. Снижение уровня воды в реках сказывается на их пропускной способности и судоходстве, что ограничивает поставки угля и росту цен этих поставок, как сейчас происходит в Германии. Снижение уровня воды в водохранилищах приводит к снижению выработки на гидроэлектростанциях.

И солнечные панели тоже не любят жару, кстати, хотя любят солнце. Не в качестве критики, но для объективной картины добавлю, что эффективность панелей в аномальную жару может падать на десятки процентов [8].

А еще в жару горят масляные трансформаторы, которые есть на всех электростанциях и сетях. Но ЧП на обычных электростанциях не так беспокоят публику, поэтому о них не будут писать в СМИ. Ведь трансформатор на АЭС и на любой другой станции – это два разных трансформатора в глазах СМИ и обывателей (что лишь отчасти справедливо). Поэтому о любом ЧП на АЭС обязательно напишут в СМИ, причем и в заграничных тоже. И об отключениях блоков по любым причинам, в том числе из-за жары – тоже обязательно будут писать.

Выводы

1. Да, жара оказывает влияние на французские АЭС. В большей степени оно связано с экологическими требованиями, а не техническими сложностями. При этом это касается небольшого числа АЭС, а общее годовое снижение выработки из-за жары в пределах 1%.

2. Да, АЭС оказывают влияние на реки и являются источником теплового загрязнения. Но эта ситуация регулируется. Проблема в том, что иногда от этих норм могут отступать в угоду безопасности энергосистемы. И за этими случаями надо следить особенно, и думать, что с ними делать.

3. Крупные АЭС могут работать в жаркую погоду и без опасности для рек, с замкнутым охлаждением и градирнями. Так что говорить, что АЭС уязвимы перед климатическим кризисом, не совсем некорректно. Проблема и решения понятны. Малые АЭС, кстати, и децентрализация атомной энергетики – это тоже может быть одним из вариантов решения проблемы.

4. В настоящий момент у французской атомной отрасли есть проблемы и посерьезней волн жары. Технические сложности в виде коррозии, проблемы регулирования и финансов, в связи с чем EDF сейчас даже решили полностью национализировать. Так что жара – это их меньшая проблема.

5. Ну и самое главное. Волны жары, которые все чаще будут в Европе из-за глобального изменения климата, оказывают влияние на всю инфраструктуру и все виды энергетики. Так что для надежной энергосистемы нужны разные виды низкоуглеродной энергии, а не поиск чего-то идеального. Идеального ничего не бывает. И чудес тоже не бывает.

Благодарности и видеоверсия

Если вам понравилась статья, не забудьте поделиться ей в соцсетях. Вы также можете почитать другие мои статьи на атомную тематику на Хабре, их уже почти 40 штук, и там же я опубликовал сначала и оригинал этой статьи.

Чтобы мои статьи выходили чаще, вы также можете поддержать меня через Patreon или Boosty.

Кроме того, я сделал видеоверсию этой статьи для своего Youtube-канала на атомную тематику, в ней больше наглядного материала. Смотрите и подписывайтесь на канал:

Ссылки:

1. Опыт эксплуатации и пути повышения эффективности работы системы технического водоснабжения энергоблоков № 1, 2 Нововоронежской АЭС-2
2. Will nuclear power plants withstand climate change?
3. ASN об исключениях на сбросы для нескольких французских АЭС
4. Приключения немецкого обедненного гексафторида урана в России. Часть 1. История и технологии обогащения.
5. EDF lowers the power of a nuclear reactor. Energynews.pro
6. Малые АЭС и зачем они нужны.
7. EDF confirms reactor corrosion. Nuclear Engineering Magazine.
8. There’s such a thing as too much sun for solar panels, and Europe’s solar industry is starting to buckle. Fortune.

https://nucl0id.livejournal.com/367211.html

Вы читаете эту статью с экрана гаджета или ноутбука благодаря таким достижениям человечества, как электричество, интернет и литий-ионный аккумулятор. Создатели последнего в 2019 году получили Нобелевскую премию. Но дело не только в гаджетах. Ранее я много писал о развитии безуглеродных технологий в энергетике. Развитие электротранспорта и накопителей энергии для поддержки возобновляемой энергетики составляют важную часть ухода человечества от сжигаемых топлив. При этом энергопереход требует не только новых технологий, но и новых материалов. На смену углеводородам приходят новые ресурсы. Один из главных среди них — литий, который иногда называют нефтью 21-го века. Эта статья посвящена обзору рынков лития и технологий его применения, и перспективам России на этих рынках.

Видеоверсия этой статьи с большим числом картинок на моем youtube-канале ниже (у видео уже 50 тыс просмотров).

Сама статья в жж не влезла, так что ссылка на текстовый оригинал тут — ссылка.

https://nucl0id.livejournal.com/366905.html

Тут потихоньку начинается новая волна шума по поводу ввоза в Россию регенирированного урана из Франции. Похожая история была два года назад при ввозе урановых "хвостов" или ОГФУ из Германии. Увидев на днях в твиттере французского Гринпис фото с их акции в Париже, понял, что скоро новости пойдут и у нас. Так и случилось. Пошли громкие заголовки про ввоз ядерных отходов и превращение России в ядерную свалку. Росатом тоже довольно оперативно, в течение суток, ответил публикацией успокаивающих заявлений в РИА. У меня тоже попросило комментарий издание Сибирь.Реалии, и я его дал (вот ссылка на вышедший материал), с учетом того что знал и что понял из доступной информации при беглом изучении.

Привожу ниже в полном виде вопросы издания и мои ответы, существенно дополненные за прошедшее время день данными, цифрами и ссылками.

Да, как обычно я записал видеоверсию статьи для своего Youtube-канала об атомной энергетике и ядерных технологиях (подписывайтесь!)

1. Что именно, по последним данным, в каких количествах и куда точно в Сибири французская ядерная компания Orano планирует вывезти?

Судя по всему, речь идет о регенерированном уране – т.е. уране, выделенном из отработавшего ядерного топлива АЭС, после переработки этого топлива. Франция является одним из мировых лидеров по объему перерабатываемого ядерного топлива, причем не только своего, но и со многих АЭС из других стран Европы и мира. Она выделяет из него полезные компоненты, уран и плутоний, для дальнейшего использования. Ежегодно при переработке во Франции получается около 1000 т. регенерированного урана, а общие его запасы составляют около 33 тыс.т. Суммарные мощности завода по переработке ОЯТ во Франции около 1700 т/год, в то время как мощности российского комбината "Маяк" всего 400 т/год.

Регенерированный уран - ценный ресурс, поскольку в нем может быть еще высоко содержание полезного изотопа уран-235. В свежем топливе типичного ВВЭР/PWR реактора около 5% изотопа уран-235. В отработавшем его остается до 1%, что может быть даже выше, чем в природном уране, где его 0,7%. При этом массу ОЯТ по прежнему на 94% составляет уран, который можно вернуть в топливный цикл.

Однако регенерированный уран содержит еще изотопы урана-232 (с гамма-излучающими дочерними нуклидами) и урана-236 (поглотитель нейтронов), которые немного усложняют работу с ним. Тем не менее, опыт его использования накоплен.

По данным World Nuclear Association в Великобритании было повторно использовано для производства ядерного топлива 16 тыс. т. регенерированного урана. В Бельгии, Франции, Германии и Швейцарии – более 8000 тонн регенерированного урана. В Японии и Индии – по 250-330 т. В России уже давно используется полученный при переработке отработавшего топлива регенерированный уран для создания топлива реакторов РБМК. По данным WNA, в России таким образом переработано уже более 2500 т регенерированного урана. При этом запасов такого урана (по этому документу МАГАТЭ, пусть 10-летней давности) у нас в отличие от Франции, Великобритании и Японии, нет, т.к. все идет сразу в дело.

Кроме того, по данным WNA, уже есть опыт поставки регенерированного урана из Франции в Россию для обогащения и изготовления нового топлива для французских АЭС. Росатом подтверждает это, говоря о 35-летнем опыте использования регенерированного урана как для российских, так и для западных АЭС. Помимо России обогащением регенерированного урана занимаются еще и Нидерланды.

По заявлениям французской компании Orano, которое приводит Гринпис в своем опубликованном заявлении, в конце 2020 года она продала Росатому чуть более 1000 т регенерированного урана. Там же сообщается, что этот уран будет использован для дообогащения и производства топлива для российских реакторов. Это же подтверждается в заявлении предствителей Росатома, опубликованном вчера в РИА – что этот уран пойдет на собственные нужды атомной энергетики России.

Так что скорее всего речь идет не о контракте на дообогащение урана (хотя такой с французами тоже есть - о нем чуть ниже), как было пару лет назад в истории со ввозом обедненного гексафторида урана (см. мою серию публикаций об этом), а о непосредственной закупке уранового сырья для самого Росатома. Возможно, собственного регенерата урана нам не хватает из-за повышения выгорания топлива на ВВЭР-440 (но это только гипотеза, навеянная вот этим документом) или из-за ограничений по переработке топлива украинских ВВЭР-400.

В целом же в России урана добывается меньше (около 3000 т/год), чем нам нужно для удовлетворения своих и зарубежных контрактов (порядка 10000 т/год), так что такие поставки могут быть дополнительным вторичным источником урана с относительно высоким содержанием ценного компонента. Но повторюсь, тут хотелось бы услышать от участников сделки, в первую очередь Росатома, каких-то пояснений по их стратегии обращения с регенерированным ураном. И есть ли вообще такая стратегия.

Пока они заявляют, что эта партия в 1000 т. регенерированного урана "позволит сэкономить столько природного урана, сколько бы пришлось добывать на руднике в течение нескольких лет", что вполне похоже на правду, если говорить, например, о наших месторождениях в Бурятии с добычей порядка 600 т/год. Правда там добыча ведется не в рудниках, а подземным выщелачиванием.

Во время разбора истории с ввозом немецкого ОГФУ два года назад, Росатомом был показан вот такой слайд в одной из презентаций (см ниже). Среди мировых источников топливного сырья указан и регенерированный уран. Его мировые запасы около 70 тыс.т., (половина из них во Франции). Ежегодно нарабатывается по 2000 т., в основном тоже во Франции. Так что не удивительно что за этим ресурсом обращаются именно к французам.

Как и утверждает Гринпис, скорее всего этот французский регенерированный уран повезут действительно в Северск, где на комбинате СХК имеется опыт работы именно с регенерированным ураном, имеются мощности по обращению с ним – конверсии и обогащению. Особенность регенерированного урана в том, что он получен не путем обогащения свежего урана в центрифугах, а был получен на радиохимическом комбинате выделением из отработавшего топлива и может содержать примеси, в т.ч. радиоактивные. И изотопный состав у него другой. Поэтому работают с ним на отдельных заводах и оборудовании, а не там, где работают со свежим ураном. Поэтому традиционно обогащением регенерата и для наших и для зарубежных нужд занимаются в Северске. Подобное производство в мире есть еще в Нидерландах, там тоже обогащают регенерат для зарубежных заказчиков.

Кстати, этот контракт с Orano по регенерированному урану не единственный из действующих. Гринпис упоминает и второй, но о нем раньше и так писали в прессе и у нас. В 2018 году дочерняя компания Росатома Tenex заключила долгосрочный контракт на обогащение регенерированного урана с французской компани-оператора АЭС EDF. Объем партии урана не сообщается, но сумма контракта составляет 600 миллионов евро. Поставки пока тоже не осуществлялись. Но этот контракт как раз показывает другой возможный сценарий обращения с регенерированным ураном, который уже применялся ранее, еще в советские времена – отправка в Россию урана на обогащение и возврат обратно для производства нового топлива, почти так же как с ОГФУ. Подобный контракт на обогащение около 1300 т. регенерированного урана уже выполнялся в 1992-1998 годы.

2. Что может произойти с этим грузом в пути и чем это грозит окружающей среде, людям?

Любой груз, перевозимый транспортом, не застрахован от аварий на транспорте. В данном случае речь идет об автомобильных перевозках по Европе, и о морских перевозках из Европы в Россию, и далее о железнодорожных перевозках по нашей стране. Но ядерные материалы перевозят в специальных прочных контейнерах, которые рассчитаны на сохранение герметичности даже при попадании в аварию. И это показано не только в расчетах, но и в реальных ситуациях. Несмотря на то, что суда тонут, а поезда и грузовики попадают в аварии, за всю историю перевозок подобных материалов не было случаев выхода их в окружающую среду при таких транспортных авариях. Так что риски минимальны.

Кстати, два года назад, во время ввоза в Россию обедненного урана из Германии, основное внимание экологических активистов было приковано к опасности траспортировки этого материала, вызванное его химической формой - гексафторидом. И хотя описанные ими риски были весьма преувеличены, эта химическая форма действительно довольно агрессивна, и постепенно для длительного хранения обедненный уран переводят в более стабильную форму оксидов. Я подробно описывал это все в отдельной статье: "Ввоз немецких урановых хвостов в Россию. Часть 3: Риски и опасности при обращении с ОГФУ".

В настоящее время об опасности перевозок регенерированного урана французский Гринпис ничего не говорит. И вызвано это скоррее всего тем, что этот уран, как это уже и делалось раньше, в 1990-е, когда французы отправляли нам регенерированный уран для обогащения (с 1992 по 1998 было отправлено около 1300 т), транспортриуется в стабильной химической форме оксидов урана. И переводится в форму гексафторида, необходимую для процесса обогащения, уже в Северске. Так что риски при транспортировке тут еще ниже, чем в ситуации перевозок ОГФУ.

3. Вы часто публично говорили, что не считаете этот груз ядерными отходами- почему?

Потому что это материалы, из которых получают ценный продукт – ядерное топливо. Из регенерированного и обедненного урана можно делать топливо как для обычных АЭС (о топливе для РБМК я уже писал выше), обогащая этот уран или делая так называемое РЕМИКС-топливо, так и для новых типов реакторов на быстрых нейтронах – делая МОКС-топливо из смеси обедненного урана и плутония. И такие топлива и реакторы у нас уже работают – МОКС загружают в БН-800 на Белоярской АЭС, РЕМИКС-топливо испытывают на Балаковской АЭС, а из обедненного урана обогащают топливо для остальных АЭС. В России активно занимаются замыканием топливного цикла, используя вторичные источники ядерных материалов. Аналогично для Франции Россия уже имела опыт и недавно заключила новый контракт на обогащение регенерированного урана, который будет использован для производства нового топлива французских АЭС.

Подробнее об использовании обедненного урана в России и мире я опять же писал в отдельной статье – "Ввоз немецких урановых хвостов в Россию. Часть 4 (последняя): Использование ОГФУ, протесты и выводы".

Поэтому то, что для антиядерных активистов выглядит как отход, для специалистов является сырьем для вторичного использования. Во многом это отражает разные взгляды на эти материалы и разное отношение к ним у разных групп, ведь название и термин "отход" может восприниматься и неформально. С формальной же точки зрения регенерированный уран как и обедненный уран отходом не считается ни в России, ни во Франции, ни в Германии – это ядерный материал.

Но неформально можно назвать его как угодно. Для кого-то выброшенная бумажка – это мусор и отход, но если сдать ее в макулатуру – это сырье. Конечно, антиядерные экоактивисты навешивают ярлык отходов и мусора на многие ядерные материалы, рассчитывая на определенное негативное отношение к ним у широкой публики. Но речь на самом деле о том, чтобы рационально использовать ресурсы, меньше добывать нового урана из земли и делать при этом меньше отходов.

4. Если отработанный уран не такой опасный, как заявляют экоактивисты, почему не оставить его на переработку в Европе? Какая выгода России от плана Росатома?

Чтобы понять конкретную выгоду надо смотреть на условия контрактов. Хотелось бы чтобы в этом вопросе было больше прозрачности, в том числе с российской стороны. Но примерные мотивы я описал – Росатом либо просто закупает нужное ему сырье, а Orano, соответственно, его продает, либо Росатом еще дополнительно оказывает услугу по обогащению урана, как было в истории с ввозом обедненного гексафторида урана пару лет назад или с новым контрактом 2018-го года с EDF. В любом случае это работа российских предприятий, зарплаты, налоги, экспортные контракты на миллионы долларов и т.д. Конечно, все это должно выполняться при условии обеспечения безопасности.

Почему уран везут в Россию, а не перерабатывают в Европе? Частично я тоже писал об этом в прошлых статьях об ОГФУ. Возможно это связано с более выгодными ценовыми условиями по обогащению на российских центрифугах, наличием свободных мощностей и опытом работы по обогащению регенерированного урана в Северске.

Но мне еще кажется важным понимать контекст того, что происходит с другой стороной, откуда собственно и пришла новость об отправке в Россию урана. Во Франции и Европе эта история имеет свою окраску. Новости о ввозе урана в Россию возникли позавчера, 12 октября. В этот день утром Гринпис провели в Париже акцию протеста, всего за несколько часов до заранее анонсированного выступления президента Макрона с его большим планом по развитию экономики Франции и применению новых низкоуглеродных технологий до 2030 года.

Этот план на общую сумму в 30 млрд. евро предусматривает большие вливания в атомную промышленность Франции, вложение 1 млрд. евро в создание и демонстрацию новых малых модульных атомных реакторов (SMR), развитие производства водорода на АЭС. Конечно, Гринпис не случайно выступил с акцией протеста именно в этот день, они даже упомянули это в своем заявлении. Хотя факт отправки урана в Россию, о которых они говорят, произошел еще в начале года.

В Европе в целом и во Франции в том числе идут споры о роли атомной энергетики в решении климатических проблем (об этом я тоже писал отдельную статью), о возможности считать атомную энергетику зеленой и низкоуглеродной, о включении ее в механизм поддержки зеленых инвестиций Таксономию. В тот же день 12 октября в Еврокомиссию было направлено письмо от глав 10 европейских стран, в том числе Франции, с просьбой признать атомную энергетику чистой и включить в Таксономию.

Так что эта акция Гринпис перед офисом компании Orano в день выступления президента с планами развития атомной энергетики – это часть этой даже не дискуссии, а борьбы.

Просто у нас в России об этой сложной дискуссии европейской мало кто знает, мало кто за ней следит. Об этом знают лишь те кто интересуется мировой энергетикой или атомной энергетикой. Я вот интересуюсь. Как я сказал, я об акции узнал напрямую из соцсетей французского Гринписа еще 12 октября, а не из наших СМИ.

Но вот широкая публика у нас узнает лишь о громких акциях Гринпис, если они каким-то образом касаются России. И конечно это акции протестные, громкие, про которые СМИ могут написать громкие заголовки о ввозе отходов. Но это лишь позиция Гринпис, которую почему-то транслируют СМИ, вынося в заголовки именно их взгляд о ввозе отходов. Хотя на мой взгляд, писать об атомной энергетике, опираясь на мнение Гринпис, это все равно что спрашивать о вреде прививок у антивакцинаторов.

Проблема на мой взгляд гораздо шире. И опаснее.

В связи с этой историей по сети опять, как два года назад, гуляет шутка про то что сыр из Европы завозить нельзя, а отходы можно. Мол смотрите не перепутайте. Эта шутка в виде комментариев возникает практически в любых обсуждениях этой ситуации с ввозом урана.

У этой шутки две части. Ну, одна про отход понятна – она технически не верна, но большинство не вникает в суть, а потому так легко ошибочно называют этот уран отходом. И если с этой первой частью я как популяризатор могу что-то сделать, могу рассказать, найти информацию, которую, не дает ни Гринпис ни Росатом, собрать ее, чтобы люди читали, смотрели и делали выводы сами. Ну, кто хочет конечно в это погружаться. То с другой частью шутки я ничего сделать не могу.

Это которая про сыр. Имеется в виду наши антисанкции, когда в ответ на западные санкции после 2014 года наше правительство запретило ввоз ряда продуктов из Европы. Т.е. по сути ухудшило жизнь собственных граждан. Это лишь один из многих эпизодов, то, почему наши граждане мягко говоря не очень любят и не очень доверяют нашим властям. Чтобы они ни делали, это вызывает подозрения – то ли непоследовательности и нелогичности, то ли в злом умысле, то ли в корупции. И давление на гражданское общество, борьба с оппозицией, объявление иноагентами всех, кто говорит что-то нехорошее про власти – не добавляет доверия к такой власти.

Росатом, кстати, тоже в полной мере ассоциируется с властями – это могущественная госкорпорация. Поэтому недоверие к властям распространяется автоматом и на атомную отрасль. Когда Росатом делает что-то не очень понятное людям, они подозревают самое нехорошее. И не факт что Росатом даже при всем желании может эту ситуацию изменить. Тем не менее, мне кажется ему все равно надо действовать более открыто, показывать больше деталей, а не печатать большие пресс-релизы от имени корпорации в госизданиях. Нужно выходить конкретным руководителям, ответственным за эти контракты, и специалистам, и рассказывать подробности, отвечать на вопросы. Персональная отвественность и детали – это то, что повышает доверие. Правда для ведения диалога нужны и адекватные профессиональные независимые экологические организации, а с этим тоже у нас беда.

Так вот. Возвращаясь к шутке про сыр и отходы. Мы имеем в ней, как и в ситуации в целом, это самое неприятное сочетание двух частей – незнания технических деталей широкой публикой, зачастую заменяемое антиядерными заблуждениями и мифами, и недоверие властям. И мы уже знаем пример, когда такое же сочетание реально убивает людей. Это провальная борьба с эпидемией ковида. На антивакцинаторские заблуждения, распространенные в обществе, накладывается недоверие к властям и их действиям, на госпропаганду, которая ругает западные вакцины и вызывает недоверие ко всем вакцинам вообще, включая свои. В итоге у нас провалена вакцинация, впереди локдаун, и от ковида умирает по тысяче человек в день. Это катастрофа.

История с ввозом урана не так опасна на ее фоне, на самом деле, как бы это парадоксально не звучало на первый взгляд. Но и не так безобидна. Кажется, что шум пройдет, новости сменятся другими, особых протестов в России не будет. Так наверняка думают и власти и Росатом. Но осадочек останется. Радиофобия имеет накопительный эффект. У многих останется в памяти то, что что-то ввозят, о чем-то умалчивают, и что-то нечисто. И об этом буду вспоминать в будущем каждый раз в каждой новой спорной ситуации. И это опасно для всей атомной отрасли, да и для страны в целом. И я уверен это еще аукнется нам в будущем.

Рекомендуремые материалы по теме для самостоятельного изучения:

• Processing of Used Nuclear Fuel. Страница на сайте WNA о мировой переработке ядерного топлива, в т.ч. получения и использования регенерированного урана,
• Use of Reprocessed Uranium: Challenges and Options. Обзор МАГАТЭ от 2010 года о мировом использовании регенерированного урана,
• French Nuclear Waste: a One-way Ticket to Siberia. Небольшой отчет Гринпис, который они представили 12 октября 2021 года на своей акции.

PS: Статья изначально написана мной и опубликована в блоге компании Itsoft на хабре. При перепечатке указание ссылки на первоисточник обязательно.

https://nucl0id.livejournal.com/366747.html

18 августа я побывал на Северном полюсе на самом мощном атомном ледоколе «50 лет Победы». Об этой увлекательной 10-дневной экспедиции из порта Мурманска по красивейшей русской Арктике и земле Франца Иосифа, об устройстве современных атомных ледоколов и их возможностях я обязательно расскажу в статьях и видеообзорах. Но начать я бы хотел издалека – с истории ледокольного флота России, постепенно показав каким скачком в его развитии стали новые технологии, в том числе атомные. Эта статья посвящена обзору доатомной ледокольной эры – от паровых ледоколов царских времен до первого надводного атомного судна – ледокола «Ленин».

На обложке картина художника Евгения Войшвилло "Встреча в проливе Вилькицкого атомохода "Ленин" и ледокола "Ермак"". Источник.

---

Кстати, как обычно я записал и видеоверсию этой статьи для своего youtube-канала об атомных технологиях. Не забывайте на него подписываться. Последний ролик с обзором всех АЭС России уже набрал там более 120 тыс. просмотров, так что возможно и вас он тоже заинтересует.

«Ни одна нация не заинтересована в ледоколах, сколько Россия»

С XVII до середины XX-го века, в период между эпохой великих географических открытый и эрой покорения космоса, Арктика (как, впрочем, и Антарктика) была тем фронтиром человечества и той terra incognita, что привлекала первооткрывателей, энтузиастов и романтиков. Великие открытия, покорение полюса, научные исследования, поиск нового пути из Европы в Азию – все это побуждало мореплавателей и правителей арктических стран и крупных держав отправлять новые морские и сухопутные экспедиции на север. Покорителей севера знают не меньше, чем космонавтов – Нансен, Амундсен, а также наши Седов, Челюскин, Брусилов (прототип капитана из «Двух капитанов»), а затем знаменитый Папанин. В каком-то смысле север оказался даже сложнее для покорения, ведь первый надводный корабль добрался до Северного полюса лишь спустя 16 лет после полета Гагарина, в 1977 году.

Но у северной России даже среди арктических государств положение особое. Около 18% нашей территории находятся в Арктической зоне, за полярным кругом. До 40% всего населения Арктики живет в России. Поэтому помимо науки и исследований, для нашей страны важна и экономическая составляющая освоения Арктики. По некоторым оценкам, в настоящее время Арктика дает России до 15% ВВП и до 25% нашего экспорта, тут добывается 80% газа, 30% улова рыбы, а так же никель, алмазы и редкоземельные металлы. Ни одна другая страна не имеет таких экономических проектов в Арктике.

Освоение этой территории практически невозможно без судоходства по северным морям – Баренцеву, Белому, Карскому, Лаптевых и другим. А северный морской путь (далее для сокращения просто СМП) вдоль северного побережья России является не только внутренним транспортным коридором, но и кратчайшим морским путем из Европы в Азию. Кстати, подобный Северо-западный проход вдоль побережья Канады и США гораздо менее доступен из-за более мощного ледового покрова, и потому практически не используется для судоходства. Подробнее об этом можно почитать в блоге капитала нашего атомного ледокола Дмитрия Викторовича Лобусова, вот тут.

С поздней осени и до начала лета большая часть акватории арктических морей покрыта льдами. Лишь несколько месяцев в конце лета СМП может быть чист ото льда и доступен для прохождения обычными судами, так что этот короткий период и используется по максимуму для связи с "большой землей". Но для нормальной хозяйственной деятельности нужно этот период расширять, к тому же и в этот летний период встреча со льдом вполне возможна - может элементарно с севера "надуть". Так что вопрос о судоходстве во льдах особенно актуален для нашей страны уже не первый век, ведь даже столица царской России – Санкт-Петербург и Финский залив, сковывается зимой льдами.

Развитие и использование Северного морского пути с царских времен до наших дней претерпело несколько этапов, и включало в себя как строительство и развитие портов, ресурсных баз и месторождений, военных баз, так и строительство ледоколов. Сейчас главный импульс развитию СМП дает добыча газа и нефти в Арктике, а общий грузооборот уже превысил рекордные советские показатели в несколько раз и составляет более 30 млн. т. в год.

Поэтому у России в последние 120 лет был самый большой ледокольный флот, самые мощные ледоколы, и на текущий момент – единственный атомный ледокольный флот в мире, который мы только наращиваем. Ниже представлена инфографика (по ссылке крупнее) с крупнейшими ледоколами мира мощностью более 10 000 л.с. Картинка от 2017 года, так что она немного устарела, к тому же это взгляд из США с их терминологией и данными. Тем не менее она позволяет увидеть принципиальную «расстановку сил». Половина из около 90 самых мощных ледоколов мира – в России. Красными рамками выделены ледоколы побывавшие на Северном полюсе.

Тут надо понимать, что эта картинка в первую очередь отражает факт важности и востребованности ледоколов для экономики той или иной страны, и не является показателем того, что, например, другие страны в отличие от России не могут себе позволить много ледоколов или не умеют их строить. Умеют. И как я покажу позже, постройку многих ледоколов Россия заказывала за границей. Просто другим странам не всегда нужны ледоколы такой мощности и в таком количестве. Хотя интерес к Арктике растет и ситуация может меняться. США и Канада имеют или планируют построить неатомные ледоколы, сопоставимые по мощности с атомными. А Китай в ближайшие годы планирует построить свой первый атомный ледокол и очень интересуется "северным шелковым путем" в Европу.

Рождением российского и мирового тяжелого ледокольного флота мы во многом обязаны вице-адмиралу Степану Макарову, исследователю, ученому, теоретику и практику ледоколостроения конца 19 века. Именно ему принадлежат слова: «Россия есть здание, фасад которого обращен к Ледовитому океану» и «Ни одна нация не заинтересована в ледоколах, сколько Россия».

Макаров настоял на строительстве первого арктического ледокола в царской России, участвовал в его проектировании, сам ходил на нем в походы, мечтал покорить Северный полюс. Увы, не случилось. И это все помимо академических достижений и исследований, помимо военных заслуг (Макаров погиб в русско-японскую войну). Не случайно один из старейших и лучших мореходных вузов России, где готовят в том числе и экипажи атомных ледоколов, носит его имя.

Паровые угольные ледоколы

Усилиями Макарова в 1899 году в Англии по заказу России был построен первый мощный арктический ледокол «Ермак». Конечно, Макаров при его разработке опирался на богатый практический опыт предшественников-полярников, начиная с поморских деревянных судов кочей, нансеновского «Фрама» и многочисленных изобретений и усовершенствований современников, в том числе предложений Дмитрия Менделеева. Великий химик помогал Макарову и в продвижении проекта строительства ледокола по нашим государственным кабинетам. В итоге заложенная Макаровым концепция ледокола оказалась довольно живучей – его ледокол «Ермак» стал прототипом многих поколений ледоколов и дедушкой российского ледокольного флота, в том числе атомного.

Интересно, что по расчетам Макарова, ледокол для покорения Северного полюса должен был иметь мощность более 50 тыс. л.с. В каком-то смысле он окзался прав, т.к. первым добравшийся до полюса ледоколом стал атомный ледокол «Арктика» мошностью в 75 тыс л.с. Но технологии конца 19 века и экономические соображения повозлили создать первый русский ледокол мощостью лишь 10 тыс. л.с., что все равно было невероятным по тем временам.

Основная концепция макаровского ледокола заключается в том, что ледокол – это мощная энергетическая установка внутри крепкого стального корпуса особой формы. Заложенные Макаровым элементы тяжелого ледокола присутствуют практически во всех современных судах этого класса. Огромная мощность и скошенный нос позволяют ледоколу наезжать на лед сверху и проламывать его своей массой. В случае, если с ходу лед брать не удается, можно работать ударами. Это накладывает особые требования на энергоустановку и ее маневренность, отличая ее от судов других типов.

Система дифферентных цистерн в носу и корме позволяет раскачивать ледокол, повышая усилие для ломания льда или выталкивая ледокол в случае, если он застревает. Яйцеподобная форма в поперечном и продольном сечениях спасают корпус от раздавливания льдами и позволяют двигаться как носом, так и кормой. В то же время, большая ширина ледокола по сравнению с его длиной обеспечивает ему высокую маневренность и большую ширину прокладываемого во льдах канала. Выемка в корме для упора носа другого судна позволяет усиливать мощь ледокола при работе парой с другим ледоколом (по идее Макарова), но в современных условиях чаще используется для буксировки ведомых судов в тяжелой ледовой обстановке.

Таким образом, мощность, масса и форма – главные составляющие успеха ледокола. «Ермак» в этом плане был колоссальным шагом вперед по сравнению с предшественниками, он мог активно ходить во льдах Арктики гораздо увереннее чем другие суда, хотя в тяжелой ледовой обстановке был все равно слабоват.

Длина ледокола была около 90 м, ширина 21 м. Сухой вес ледокола был около 6000 т, при этом он мог брать на борт еще до 2700 т угля, т.е. примерно 50% от своей массы. При хождении во льдах расход угля достигал 150 т/сутки, а из 100 человек команды 28 были кочегарами. Изначальная мощность ледокола была около 12 тыс. л.с. на трех кормовых винтах и одном переднем. После модернизации передний винт был убран, а мощность трех паровых машин для кормовых винтов составила 9000 л.с.

В первую же навигацию «Ермак» спас многие затертые во льдах суда на Балтике, затем обеспечивал зимнюю проводку судов врядом с Санкт-Петербургом, так что затраченные на него деньги (полтора милиона по тем временам) окупились довольно быстро. Да и спасение военных кораблей и повышение их возможностей в зимнее время – задачка для северной морской державы немаловажная.

Подробно о ледоколе можно почитать в потрясающе детальной книге самого Макарова «Ледокол Ермак». Ледокол прослужил более 60 лет и успел повстречаться с "внуком" – атомоходом «Ленин». Но, к сожалению, в качестве музея его сохнанить не удалось и он был утилизирован.

После поражения в русско-японской войне царское правительство озаботилось развитием севморпути. В 1916 был основан первый незамерзающий порт в Арктике - ненышний Мурманск. Теперь это самый крупный в мире город за полярным кругом. В 1909 году были построены два небольших ледокольных парохода «Таймыр» и «Вайгач», раз в 10 легче и маломощнее «Ермака». Их водоизмещение было по 1300 т, а мощность по 1200 л.с. Тем не менее в 1910-1915 на них была проведена первая комплексная гидрографическая экспедиция северного морского пути, изучено побережье Восточной Сибири, открыты многие новые земли. Ледоколы впервые прошли по северному морскому пути от Владивостока до Архангельска. Какое-то время в этой экспедиции ледоколом «Вайгач» командовал Александр Колчак. В конце 1980-х именами этих пароходов назовут два однотипных мелкоосадочных атомных ледокола проекта 10580.

К 1915 году была принята первая в России программа ледокольного судостроения. Помимо строительства и заказа за границей новых небольших ледоколов и закупки уже готовых у иностранных флотов, было решено построить второй мощный линейный ледокол.

В итоге на той же верфи в Англии, где строили «Ермак», по тому же но немного улучшенному проекту был заказан ледокол «Святогор». Построили его в 1917 году. И как и у страны в то время, у ледокола сложилась непростая судьба. В 1918 году он был затоплен возле Архангельска, затем поднят и захвачен англичанами. Через несколько лет выкуплен советским правительством. Позже переименован в «Красина» в честь советского дипломата, сыгравшего важную роль в его возвращении в Россию.

«Красин» прославился в 1928 году, когда спас полярную экспедицию исследователя Умберто Нобиле на дирижабле «Италия». Дирижабль пролетел над Северным полюсом, но на обратном пути потерпел крушение. Вывез уцелевших советский ледокол.

«Красин» был глубоко модернизирован в 1950-е, переведен с угля на мазут, и проработал на севморпути до 1972 года, а в 1990-е был превращен в музей. Сейчас его можно посетить в Санкт-Петербурге, возле Балтийского завода, где буквально за его кормой строят новые атомные ледоколы. Мне доводилось в этом музее бывать – рекомендую.

В 1932 году в СССР было образовано Главное управление по Северному морскому пути, которое занялось заказом новых ледоколов. В 1934 были представлены и одобрены проекты новых дизель-электрических ледоколов мощностью 12-14 тыс. л.с., но их проектирование и строительство столкнулось с рядом сложностей и они были отложены до лучших времен. Зато относительно быстро можно было наладить строительство улучшенных версий хорошо зарекомендовавших себя ледоколов проекта «Красина/Ермака». В итоге в 1938-1941 годах в Ленинграде и Николаеве были построены четыре первых в СССР арктических ледокола с головным судном «И. Сталин» (три других – «В. Молотов», «Л. Каганович», «А. Микоян»).

Как и «Красин», ледокол «И. Сталин» был серьезно модернизирован в 1958 году с заменой надстройки и переводом на жидкое топливо. В 1961 г. его переименовали в «Сибирь» и так он проработал до 1973 года. Остальные ледоколы серии не модернизировали и списали раньше. Так закончилась серия паровых ледоколов "русского типа".

Дизель-электрический скачок

Качественный переход к новому типу энергетической установки на ледоколах случился во время войны. Технологический переход заключался в уходе от угля и мазута в качестве топлива для котлов, вырабатывавших пар, который приводил в действие паровые машины. Вместо этого дизель-генераторы вырабатывали электрический ток, а винты ледокола вращались электродвигателями. Электрический привод позволял уйти от механической связи генераторов энергии и двигателей, что давало больше свободы в компоновке машинного отделения. При этом маневренность и способность менять обороты у электродвигателей выше, что немаловажно для ледокола с его скачкообразным темпом работы. Переход на дизель позволял повысить удельные мощности ледоколов и их автономность по запасу топлива.

Запланированное в конце 1930-х создание отечественных дизель-электрических ледоколов откладывалось, так что первые такие ледоколы пришли к нам из-за границы. Их поставили из США по ленд-лизу. Всего с 1942 года в США было построено восемь ледоколов класса «Wind». Они были чуть меньше и легче паровых русских ледоколов, но были на 3000 л.с. мощнее.

Три ледокола - «Southwind», «Northwind» и «Westwind», были переданы СССР в 1944-м и начале 1945-го. Под именами «Адмирал Макаров» (в честь того самого Макарова), «Капитан Белоусов» и «Северный Полюс» они трудились в СССР несколько лет и были возвращены США к 1955 году. Таким образом, американские суда были первыми дизель-электрическими ледоколами в составе советского флота.

Первый же собственный дизель-электрический ледокол появился в СССР даже на несколько месяцев позже, чем атомоход «Ленин», в 1960-м году. Это был ледокол «Москва». Проект ледокола был советский, но все пять судов серии (еще «Владивосток», «Киев», «Ленинград» и «Мурманск») с 1960 по 1969 годы были построены в Финляндии.

Переход на новую энергетическую установку увеличил мощность ледокола более чем вдвое по сравнению с паровыми предшественниками - до 22000 л.с. Увеличенное вдвое водоизмещение (до 15 тыс.т.) и размеры корпуса (122 м в длину и 24,5 м в ширину) так же повысили возможности новых ледоколов. По своим параметрам «Москва» превосходила самый мощный на тот момент американский дизель-электрический ледокол «Глейсер» (Glacier), построенный на 5 лет раньше.

Кстати, по фото выше можно заметить некотрое внешнее сходство первого советского дизель-электрического ледокола «Москва» и первого атомного ледокола «Ленин», построенного всего на несколько месяцев раньше. Это не удивительно, ведь их габариты вполне сопоставимы, а разрабатывало их одно и то же конструкторское бюро, ныне ЦКБ «Айсберг». И у них был один главный конструктор - Василий Иванович Неганов. Он же в свое время приложил руку и к проектированию ледоколов серии «И.Сталин». Так что преемственность в компоновочных решениях и даже во внешнем виде у отечественных ледоколов доатомной и атомной эры вполне сохранилась.

О самых мощных дизель-электрических ледоколах

Чтобы закрыть тему с дизель-электрическими ледоколами в этой статье, давайте заглянем вперед и посмотрим на современные действующие ледоколы такого типа.

Кроме ледоколов серии «Москва», в Финляндии по заказу СССР с 1960-х построили несколько десятков дизель-электрических ледоколов разных проектов. И даже пару атомных ледоколов, те самые «Вайгач» и «Таймыр». Хотя их построили без атомных энергоустановок, последние установили уже в СССР. Сейчас Финляндия, кстати, по прежнему строит для России неатомные ледоколы и поставляет оборудование для них, а сейчас мы заказываем ледоколы даже в Турции.

Как и в царские времена, когда за границей зачастую заказывали коммерческие суда, т.к. наши верфи были заняты строительством военных кораблей, в советское время да и сейчас тоже заказывать суда за рубежом зачастую оказывается выгоднее, быстрее и надежнее, если только речь не идет о некоторых чувствительных технологиях (например, атомных), госзаказе и тем более гособоронзаказе. Но в последние годы, с учетом развития Севморпути и роста заказов, и в России активно строят и проектируют не только атомные, но и дизель-электрические ледоколы.

Например, в 2020 году в Санкт-Петербурге был сдан самый большой и мощный построенный в России дизель-электрический ледокол «Виктор Черномырдин». Характеристики действительно внушительные: водоизмещение в 22 тыс.т., длина 142,4 м, ширина 29 м. Мощность - 25 МВт (33,8 тыс. л.с.). Во многих публикациях и даже в выступлении президента на церемонии поднятия флага говорится, что это самый мощный дизель-электрический ледокол в мире.

Но похоже, что это не совсем так. Три дизель-электрических ледокола одного проекта, построенные в Финляндии для СССР в 1974-1976 годах и до сих пор у нас работающих - «Ермак», «Адмирал Макаров», «Красин» (да, такая вот приемственность имен - святое дело на флоте), имеют мощность по 36 тыс. л.с., что на пару тысяч больше, чем у «Виктора Черномырдина»... Они чуть меньше в размерах и водоизмещении, и возможности по преодолению льдов у них могут быть другими, но все же по номиналу мощность у них выше.

Как мы увидим ниже, даже самые мощные и современные дизель-электрические ледоколы уступают по мощности самому первому атомному ледоколу. Но и у них много задач, ледоколы бывают разные, от небольших портовых до крупных линейных, и огромная мощность и автономность нужна не везде.

Тем не менее, к настоящему времени в мире построены и иные типы неатомных ледоколов, например, газотурбинные, в том числе вполне сопоставимые с атомными по мощности. Но об том в следующих статьях, когда мы будем подробнее разбирать современные атомные ледоколы.

Атомная энергия приходит на флот

После войны в СССР активно занялись освоением атомной энергии. В военных целях, конечно, для устранения атомной монополии США на атомное оружие. 29 августа 1949-го, со взрывом первой советской атомной бомбы на Семипалатинском полигоне, цель была достигнута. Но параллельно обсуждались варианты мирного применения атома. И тут мы уже не догоняли, а опережали остальной мир. В 1954-м была запущена первая в мире атомная электростанция в Обнинске. А в 1959-м был поднят флаг над первым в мире гражданским судном с атомной силовой установкой. Им стал атомный ледокол «Ленин».

Несколько стран позже построили единичные гражданские атомные суда (не очень удачно использовавшиеся), США построили атомные авианосцы, а атомные подводные лодки — самый массовый пример использования атомной энергии в качестве двигательной энергоустановки, появились у 5 стран. Но именно для СССР с его Северным морским путем оказалась востребована концепция атомного ледокола, которая и получила в дальнейшем мощное развитие. И по сей день атомные ледоколы есть только у России. Хотя скоро к клубу возможно присоединится Китай.

Дизельные ледоколы, пришедшие в 1950-е на смену паровым, имели вдвое большую мощность (до 22 тыс. л.с. против 10 тыс. л.с.), а современные — втрое. Но они по прежнему обладают важным недостатком — ограниченным запасом топлива, которого хватает на 1-2 месяца работы. За навигационный сезон, который может длиться 8 месяцев и больше, дизельный ледокол может сжечь топлива в несколько раз превышающее его массу, с соотвествующими выбросами продуктов сгорания. Не говоря уже о потере драгоценного времени на дозаправки в самый разгар навигации, когда от ледокола в прямом смысле слова может зависеть жизнь его подопечных во льдах.

Атомный ледокол «Ленин» мог работать весь сезон навигации без дозаправки, а современные ледоколы работают на одной загрузке топлива по 5 лет. Ну и атом сделал возможным очередной скачок мощности ледоколов, еще вдвое по сравнению с дизелями — мощность «Ленина» была уже 44 тыс. л.с.

Давайте подведем некоторый итог и сравним по параметрам основные упомянутые выше ледоколы доатомной и не только эры. Для удобства я свел все параметры из разных источников в одну табличку. Видно, что первый атомный ледокол превосходит по мощностным характеристикам и своих современников и даже современные дизель-электрические ледоколы. А ведь нынешние атомные ледоколы почти вдвое мощнее...

Продолжение следует

В следующей статье я подробнее разберу устройство атомного ледокола «Ленин», особенно его энергетической части, ну и некоторые интересные истории из его 30-летней службы и довольно непростой судьбы. Постараюсь сопроводить все это не только фотографиями с недавнего визита в музей-ледокол, но и видеообзором и видеоэкскурсией. Ну а затем, конечно, планируется рассказ о новых поколениях атомных ледоколов, самом мощном ледоколе «50 лет Победы» и походе в Арктику и на Северный полюс. Маленький тизер будущих статей:

Рекомендуемые книги по теме:

«Ледокол Ермак», книга Макарова

Сокрушающие лёд. книга Семена Белкина о ледоколах

---

PS: Не забывайте подписываться на мой youtube-канал об атомных технологиях. Поддержать его развитие и выпуск новых статей в блоге можно и став поим патроном на Patreon.

---

PPS: Статья изначально опубликована на Хабре в блоге компании Itsoft.

https://nucl0id.livejournal.com/366499.html

Давно хотел и вот наконец сделал — обзор всех атомных станций России. Это популярный обзор станций глазами реакторщика, как минимум по образованию. Так что я постарался показать в чем технические и исторические особенности каждой из наших АЭС, какие реакторы на них работают или работали раньше, какие важные для отрасли технологии там осваивались. На многих из этих АЭС я был, поэтому иногда тут встречаются и личные впечатления и фотографии.

Помимо действующих АЭС, я упомянул и те станции, которые уже остановлены, и те, что планировались, но так и не были реализованы, и те, которые могут появиться в ближайшие годы.

К сожалению, ЖЖ ограничивает размер поста, поэтому исходная моя статья, написанная для блога компании Itsoft, целиком сюда не влезает. Полностью она доступна у меня на Хабре (ссылка). Под катом выложу лишь описание первых нескольких станций.

Ну или вы можете посмотреть подробную видеоверсию, которую я традиционно сделал для своего youtube-канала про атомную энергетику (подписывайтесь на него, кстати!). Вилеоверсия получилась даже более наглядной чем статья, т.к. в ней на порядок больше визуального материала. И это видео уже стало один из самых популярных на канале, так что рекомендую)

Ну а под катом — первые несколько АЭС.

01. Обнинская АЭС. Первая АЭС

Начнем с самой первой АЭС в мире. Она заработала в июне 1954 г в Обнинске, недалеко от Москвы. Ее мощность была всего 5 МВт, что по современным меркам даже не мини, а микро-АЭС. Это в 200-250 раз меньше, чем мощность современного энергоблока АЭС. Тем не менее, это была первая полноценная атомная станция, которая выдавала электроэнергию в сеть. В США за несколько лет до этого уже получали электроэнергию от экспериментального реактора, но в еще меньшем количестве и она шла на собственные нужды этой установки, а не в общую сеть. Подробнее я про это писал в отдельной статье. Так что для желающих померяться кто был первым в тех или иных достижениях, вопрос атомного электричества дает почву для дискуссий, но мы не из их числа. Все же первая крупная АЭС, выдающая электричество в сеть, была построена именно в Обнинске.

Сам реактор Первой АЭС был спроектирован на основе промышленных реакторов для наработки оружейного плутония - начинки для ядерного оружия. Это тоже канальный водо-графитовый реактор. Т.е. его активная зона состоит из графитовой кладки, в которой сооружены каналы, в эти каналы установлено топливо и по ним же прокачивается вода для отвода тепла. Графит выступает как замедлитель нейтронов, что необходимо для протекания цепной реакции деления, а вода как теплоноситель.

Энергетический реактор для АЭС и промышленный реактор для наработки плутония на самом деле серьезно отличаются. Во-первых, важное отличие в тепловой схеме – в энергетическом реакторе вода в каналах должна нагреваться до более высокой температуры, чтобы в итоге создавать пар высокого давления, который сможет крутить турбину. Первая АЭС работала по двухконтурной схеме, т.е. вода первого контура нагревалась, передавала тепло воде второго контура, которая уже кипела и этот пар шел на турбину. При этом все таки турбину на первую АЭС поставили не очень мощную, а КПД станции был менее 20%, что примерно в полтора-два раза ниже, чем у современных АЭС.

Второе важное отличие энергетического реактора от промышленного – топливо. В реакторе для наработки плутония топливо находится в активной зоне всего несколько недель, чтобы образовалось нужное соотношение новых изотопов плутония. По сути через реактор прогоняется огромное количество топлива, выступающего как сырье. В энергетическом же реакторе топливо должно работать как можно дольше – в современных реакторах оно находится в активной зоне реактора по 4-5 лет. И в нем должно делиться как можно больше атомов, чтобы вырабатывать как можно больше энергии, т.е. у него должна быть большая глубина выгорания.

Все это нужно для улучшения экономических показателей электростанции. При этом топливо не должно разрушаться. Так что создание топлива именно для АЭС отличается от топлива промышленных реакторов - это отдельная сложная задача, которую приходилось решать для Первой АЭС.

Интересно, что внешне Обнинская АЭС совершенно не похожа на современные АЭС. С виду это простое трехэтажное административное здание, ну разве что труба на заднем фоне выдает его промышленное назначение. Здание, в котором располагается реактор и турбина вообще расположены через дорогу друг от друга. С одной стороны, это было сделано из соображений секретности, хотя объект в итоге стал статусным и его потом посещали многие делегации, в том числе иностранные. С другой стороны, конечно, современные АЭС строятся совсем по другим правилам и требованиям, и там гораздо больше мощных защитных сооружений, призванных защитить как саму АЭС от внешних воздействий, так и окружающую среду от последствий возможных аварий.

Первая АЭС проработала почти 48 лет, дала много новых знаний и позволила обучить огромное количество специалистов. Она была остановлена в 2002 году. Ядерного топлива и радиоактивных материалов на ней уже нет. Сейчас она признана объектом культурного наследия России, на ее базе создан музей. Я был в этом музее и рекомендую его посетить всем, кто интересуется историей науки и техники, особенно атомной. Она находится на территории Физико-энергетического института и там можно узнать не только про первую АЭС, но и про другие работы ФЭИ.

02. Сибирская АЭС. Даже две

Следующая АЭС на территории России, которая уже тоже не работает – это малоизвестная широкой публике Сибирская АЭС. Сейчас практически все АЭС в Росси находятся в Европейской части, но был период в 60-е, когда основное атомное электричество в СССР вырабатывалось в Сибири. Сибирская АЭС находилась на площадке Сибирского химического комбината (СХК) в г. Северск Томской области. Это был закрытый комбинат по наработке оружейного плутония, он и сейчас работает, но занимается уже другими задачами. Несмотря на секретность, фильм о Сибирской АЭС показали в 1958 году на Женевской конференции по мирному использованию атомной энергии.

На тот момент она была одной из мощнейших АЭС мира – первый энергоблок имел мощность 100 МВт. В дальнейшем на ней работали 4 реактора, а суммарная мощность выросла до 600 МВт.

Промышленные реакторы СХК были двойного и даже тройного назначения. Т.е. они нарабатывали плутоний, но их спроектировали уже так, что они позволяли вырабатывать электроэнергию и давать тепло для отопления Северска и Томска. С окончанием программы наработки плутония был остановлен и последний реактор станции, в 2008 году.

На другом сибирском комбинате по наработке оружейного плутония, Горно-химическом комбинате, в Железногорске, с 1964 по 2010 год тоже работал двухцелевой реактор АДЭ-2. Хотя, как таковой отдельной АЭС его не называли. Но по сути это была третья атомная станция тепло- и электроснабжения в СССР, причем единственная – подземная, т.к. сам комбинат ГХК размещался в горной выработке под землей. Подробнее про отечественные промышленные реакторы я писал отдельную статью.

Кстати, АЭС двойного назначения – это не чисто советская выдумка. Первая такая "двойная" АЭС заработала в Великобритании на два года раньше Сибирской АЭС. Это АЭС Колдер Холл - первая АЭС в Великобритании и на Западе вообще, работавшая на атомном комбинате Селлафилд, где производили оружейный плутоний. В далеком 1956 году ее открывала молодая Елизавета II.

1. Белоярская АЭС. Дважды первопроходец

Итак, теперь давайте перейдем к действующим АЭС. Первая из них – это Белоярская АЭС, в 20 км от которой я живу. Это моя любимая АЭС, на которой я бывал уже много раз. После Обнинской, это была первая крупная гражданская АЭС, т.е. не двойного назначения и не на территории ядерного комбината. Она построена именно для выработки электроэнергии и тепла и не применялась для наработки плутония. Ее топливо даже не перерабатывали, о чем у меня, как ни странно, тоже есть отдельная статья.

АЭС заработала в 1964 году. Суммарная мощность двух реакторов первой очереди станции составила 300 МВт. Эти реакторы назывались АМБ, что расшифровывается как «Атом Мирный Большой», что и отражает их назначение. Это тоже канальные уран-графитовые реакторы, но уже улучшенной конструкции. На них пытались повысить КПД за счет дополнительного перегрева пара. Те. кроме каналов с топливом и водой, которая отводила тепло от активной зоны, по некоторым каналам через реактор дополнительно заново пропускали пар перед его отправкой на турбину для повышения его давления, чтобы улучшить КПД всей установки. Первый энергоблок мощностью 100 МВт работал по двухконтурной схеме. Второй энергоблок работал уже по упрощенной одноконтурной схеме, где пар вырабатывался прямо в первом контуре реактора, затем еще раз подогревался в реакторе и затем шел на турбину, его мощность была уже 200 МВт. В дальнейшем такая одноконтурная схема, пусть и без перегрева пара, ляжет в основу мощных реакторов РБМК. КПД первой очереди Белоярской АЭС достигал 37%, и это на несколько процентов больше, чем у многих современных АЭС.

Реакторы первой очереди выработали свой ресурс и были остановлены к 1989 году. Сейчас на АЭС работают два новых реактора с совершенно иной конструкцией – это реакторы на быстрых нейтронах.

С 1980 года на Белоярской АЭС работает реактор БН-600, а с 2015 года – БН-800. 600 и 800 – это проектная электрическая мощность этих реакторов, хотя по факту она увеличена почти на 10%. Это единственные в мире на текущий момент энергетические реакторы АЭС на быстрых нейтронах. Благодаря им, хотя были и другие меньшей мощности, у нашей страны накоплен самый большой опыт эксплуатации быстрых реакторов, которые могут составить основу или существенную долю атомной энергетики в будущем. Им, конечно, надо посвятить отдельные статьи и видео.

Скажу лишь о главной особенности. Это реакторы, в которых основное деление тяжелых ядер идет быстрыми нейтронами, частично о том что это такое я рассказывал в прошлой статье про реакторы со спектральным регулированием. Быстрые реакторы позволяют вовлекать в топливный цикл не только уран-235, которого в природном уране всего 0,7%, но и основной изотоп уран-238, которого там более 99%. Они же позволяют замыкать топливный цикл, используя в качестве топлива то, что выгружается из других реакторов. БН-800 уже переводится на полную загрузку МОКС-топливом, не требующем добычи природного урана. Оно изготавливается из плутония, выделенного из отработавшего топлива других реакторов, и из запасов отвального обедненного урана.

Про обедненный отвальный уран и МОКС-топливо у меня тоже есть отдельная статья, и даже целый цикл статей, если говорить в целом о проблеме обедненного гексафторида урана, который к нам периодически завозят из-за границы под шум антиядерных экологических активистов.

Белоярская АЭС долгое время была единственной станцией в нашей стране, на которой работали реакторы разных типов – канальные уран-графитовые АМБ и быстрые натриевые БН. Сейчас к такой станции можно отнести Ленинградскую АЭС, т.к. там одновременно работают и РБМК и ВВЭР, но мы до этого дойдем.

2. Нововоронежская АЭС. Сухопутная колыбель ВВЭР

Как и Белоярская АЭС, это одна из старейших АЭС страны. Первый ее энергоблок заработал в том же 1964 году, всего через полгода после пуска АМБ-1. Но в отличии Белоярской АЭС, где отрабатывали технологию канальных уран-графитовых реакторов с ядерным перегревом пара, а затем технологии быстрых реакторов, в Нововоронеже занимались и занимаются освоением другого направления – водо-водяных реакторов. Здесь были построены все первые, головные блоки энергетических реакторов ВВЭР мощностью от 210 МВт, 440, 1000 и сейчас 1200. Всего на этой АЭС построено 7 энергоблоков – максимальное количество на российских АЭС.

В настоящее время из них работают 4. Это один ВВЭР-440, один ВВЭР-1000 и два первых в нашей стране и мире ВВЭР-1200. Получается, что каждый из этих реакторов – самый первый в своем роде. В том числе и нынешний флагманский продукт отечественной атомной промышленности – энергоблок с реактором ВВЭР-1200, которые активно приходят на замену старых блоков на АЭС в России и строится для зарубежных заказчиков. В России их уже построено 4, и в разной стадии строительства за рубежом еще более 10 штук.

Подробно про водо-водяные реакторы я рассказывал в прошлой статье про Кольскую АЭС. Коротко повторю, что эти реакторы отличаются от канальных графитовых тем что в них нет ни графитовой кладки, ни каналов. Это более компактные реакторы, топливо которых находится внутри прочного толстостенного металлического корпуса. Водо-водяной в названии реактора означает, что вода выступает в нем и замедлителем нейтронов и теплоносителем, который отводит тепло от ядерного топлива. Это реакторы, работающие по двухконтурной схеме, т.е. вода в самом реакторе и первом контуре нагревается до большой температуры – более 300 градусов, но не кипит, т.к. находится при этом под давлением более 150 атмосфер (для чего мощный корпус и нужен). Тепло через теплообменник передается второму контуру, где уже вода кипит, пар идет на турбину, ну и дальше обычная схема. КПД таких установок около 32% и выше.

Такой же тип водо-водяных реакторов используется и на атомных подводных лодках в силу ряда преимуществ, в первую очередь более компактных размеров. Собственно, изначально он для них и разрабатывался, но потом вышел на сушу и прочно обосновался в мирной атомной энергетике. Сейчас это самый популярный тип реактора в мире. Более чем на 80% энергоблоках АЭС в мире работают водо-водяные реакторы под давлением.

3. Кольская АЭС. Первая за Полярным кругом

Самая первая и самая мощная АЭС, построенная за Полярным кругом. Я подробно рассказывал про нее в прошлой статье и видео. Отмечу тут, что это АЭС, которая состоит из четырех блоков средней мощности с реакторами ВВЭР-440. Такие в России работают только на упомянутой выше Нововоронежской АЭС. Это тоже одна из старейших АЭС – ее первый энергоблок работает с 1973 года, т.е. уже 48 лет. В 2033 он будет остановлен, и это будет первый блок отечественной АЭС, который отработает 60 лет. На смену первой очереди АЭС к тому времени планируют построить два энергоблока ВВЭР-600С со спектральным регулированием – первые блоки такого типа в нашей стране. В целом - Кольская АЭС, это такая достаточно уникальная станция, работающая в условно изолированной небольшой энергостистеме, отсюда и набор нескольких небольших энергоблоков. Но есть и еще более изолированные АЭС.

4. Билибинская АЭС. Советская малая АЭС

Раз уж мы идем примерно в хронологическом порядке, и затронули тему крайнего севера, то следующая АЭС – Билибинская. Она еще чуть севернее Кольской АЭС, но не в Мурманской области, а на другой стороне России – на Чукотке. И примерно на полгода моложе Кольской АЭС. Ее первый блок заработал в 1974 году.

Всего эта АЭС состоит из четырех довольно уникальных энергоблоков. Это тоже канальные уран-графитовые реакторы, но специально разработанные для этой АЭС. Это реакторы ЭГП-6 - Энергетический Гетерогенный Петлевой реактор с 6-ю петлями циркуляции теплоносителя. Их электрическую мощность сократили всего до 12 МВт. Но важное условие для работы на севере – они предназначены для выдачи тепла. Ведь эта АЭС проектировалась и строилась для работы в небольшой и изолированной Чаун-Билибинской энергосистеме, в условиях суровой Арктики, для снабжения энергией горнорудных и золотодобывающих предприятий Чукотки. По сути это первая малая АЭС СССР.

Сама Билибинская АЭС в ближайшие годы будет выводиться из эксплуатации, первый блок уже остановлен в 2019 г. Поэтому суммарная текущая установленная электрическая мощность АЭС – 36 МВт. И ей на смену уже пришла современная малая АЭС.

5. ПАТЭС. Самая плавучая, самая северная

Понятно, что на замену одной уникальной по задачам и условиям работы АЭС – Билибинской, спустя полвека должна была прийти не менее уникальная установка, но созданная уже на основе других технологий. И она пришла, причем в прямом смысле – ее прибуксировали из Мурманска. И с весны 2020 года уже принята в промышленную эксплуатацию первая плавучая АЭС, или точнее Плавучая атомная теплоэлектростанция (ПАТЭС), с головным плавучим энергоблоком (ПЭБ) под собственным именем «Академик Ломоносов». Это самая новая российская АЭС, работающая на новой площадке, в порту Певек. От нее до Билибинской АЭС более 240 км по прямой на северо-восток. Так что ПАТЭС ко всему прочему еще и самая северная АЭС мира.

Конструкционно это несамоходная баржа, пришвартованная к специальной береговой инфраструктуре для приема тепло и электроэнергии. На ее борту два энергоблока с двумя водо-водяными реакторами, построенными на базе тех, что работают на некоторых наших атомных ледоколах – КЛТ-40С. Суммарная электрическая мощность ПАТЭС – до 70 МВт, а тепловая – до 50 Гкал/ч. Она должна заменить не только выбывающую Билибинскую АЭС, но и угольную Чаунскую ТЭЦ, которой уже более 70 лет.

Сейчас уже прорабатываются проекты оптимизированных ПАТЭС с новыми реакторами РИТМ-200 большей мощности, которые уже работают на атомном ледоколе нового поколения «Арктика». Планируется построить еще 5 плавучих АЭС для другого района Камчатки, а интерес к подобным плавучим АЭС проявляют разные регионы за рубежом. Но и конкуренты не дремлют. Планы по разработке и строительству плавучих АЭС есть у Китая и Южной Кореи.

Продолжение и полная статья — вот тут. Ну или в видео. Там можно будет узнать о 6 самых мощных наших АЭС с серийными гигаваттными блоками, о недостроенных и о планируемых к постройке в ближайшие годы АЭС.

https://nucl0id.livejournal.com/366280.html

На днях были озвучены планы по строительству новых энергоблоков Кольской АЭС-2. Директор Кольской АЭС Василий Омельчук на пресс-конференции 18 июня 2021 года заявил, что станция замещения будет двухблочной, то есть в ее составе будет два энергоблока типа ВВЭР мощностью 600 МВт каждый со спектральным регулированием. В настоящее время проект находится на этапе подготовки к разработке. Начало сооружения запланировано на 2028 год, а ввод в эксплуатацию первого блока - на 2034 год.

Но чтобы понять, зачем нужно замещение энергоблоков и почему выбраны именно такие их параметры, давайте посмотрим сначала на саму АЭС и ее роль в энергосистеме региона.

Кстати, как обычно я записал видеоверсию этой статьи. Не забывайте подписываться на мой youtube-канал (это очень поможет его развитию!), где я рассказываю об атомной энергетике и ядерных технологиях, и не только о том, что публикую в виде больших статей.

Первая АЭС за полярным кругом

Кольская АЭС находится на Кольском полуострове, на 170 км южнее Мурманска и в 12 км от города атомщиков Полярные Зори. Это первая в мире атомная станция, построенная за полярным кругом, еще в начале 1970-х. На самом деле за полярным кругом всего три АЭС в мире, и две другие тоже в России, на Чукотке - Билибинская АЭС и пришедшая ей на смену несколько лет назад плавучая АЭС. Они севернее Кольской АЭС, однако их мощности в 20 раз меньше. Так что Кольская АЭС - самая мощная из построенных в Заполярье и самая северная в Европе. Из иностранных АЭС самая северная - это АЭС Олкилуотто, в Финляндии, и она на 700 км южнее.

Кольская АЭС состоит из четырых энергоблоков с реакторами ВВЭР-440, суммарная установленная мощность всей АЭС – около 1760 МВт. Это примерно половина от всей установленной мощности энергосистемы Мурманской области (ок 3500 МВт). Сам регион энергоизбыточный, примерно треть всей вырабатываемой электроэнергии идет за его пределы – в соседнюю Карелию, в Ленинградскую область и за границу – в Финляндию и Норвегию.

Особого роста потребления энергии в регионе нет, поэтому АЭС уже не первый год работает недозагруженной – примерно на 60-65% максимальной мощности, при этом покрывая почти 80% от потребностей области. Более 90% электроэнергии потребляет промышленность – многочисленные предприятия региона по добыче сырья для химической и металлургической промышленности, производству алюминия и цветных металлов и т.д. Население потребляет менее 10% электроэнергии.

Еще около 1600 МВт мощностей в регионе - это гидроэлектростанции, и всего 250 МВт - станции на угле. Так что казалось бы, в регионе довольно чистая электроэнергетика, с низким уровнем выбросов. Однако электричество далеко не главный энергоресурс региона. Большая часть энергии в Заполярье идет на отопление. Поэтому среди всех энергоресурсов, потребляемых в области в пересчете на условное топливо, примерно 80% приходится на мазут. Именно мазутом, например, отапливается весь 300-тысячный Мурманск – крупнейший в мире город за полярным кругом. Еще около 18% энергии, в первую очередь тепла, регион получает из угля. А на электричество приходятся менее 4% всей потребляемой энергии. Так что суммарно Мурманская область потребляет в год около 2 млн. тонн мазута. И все это топливо завозное. При этом когенерация, т.е. совместное производство электричества и тепла на ТЭЦ, практически отсутствует, т.к. электричество получается гораздо дороже, чем от АЭС и гидроэлектростанций.

Мурманская область с ее незамерзающими портами и базой атомного ледокольного флота - это наши ворота в Арктику через Северный морской путь, где добывают природный газ и транспортируют его в сжиженном виде в Европу. Но при этом сама область так до сих пор и не газифицирована. Кроме того, в порту Мурманска в центре города идет перевалка открытым способом миллионов тонн угля, идущего на экспорт. И хотя в последние годы там предпринимаются меры по снижению пыления, все же уголь умудряется доставлять неприятности мурманчанам даже не будучи сожженным для отопления.

Так что с одной стороны, сейчас в регионе электроэнергии хватает с избытком, серьезного прироста ее потребления не ожидается. С другой – есть огромный потенциал по снижение выбросов, по электрификации региона, переводу отопления на электричество или на производство водорода с помощью чистой низкоуглеродной энергии АЭС и гидроэлектростанций.

Возможно поэтому Мурманскую область планируют включить в число российских регионов, где будет проводиться эксперимент по достижению углеродной нейтральности - Carbon free zone. Насколько я понимаю, к сожалению, не на всей территории региона, а лишь в ограниченном масштабе. В прошлой статье я уже рассказывал, что такой эксперимент будет проводиться в ближайшие 5 лет на Сахалине. Компания Энел к концу 2021 года планирует построить в Мурманской области ветропарк на 200 МВт. На основе ветроэнергетики планируется с 2025 года производить по 12 тыс. т. "зеленого" водорода. Хотелось бы, чтобы он пошел на озеленение энергетики самого региона и замену мазута и угля в отоплении, а не на экспорт.

На Кольской АЭС Росатомом тоже реализуется пилотный водородный проект. К 2023 году там планируют ввести в работу стендовый испытательный комплекс с электролизными установками для производства водорода мощностью 1 МВт, а в дальнейшем увеличить его мощность до 10 МВт. В дальнейшем этот опыт могут распространить на другие АЭС. Но для самой Кольской АЭС это возможный вариант увеличения ее загрузки и повышения эффективности.

Маленькое лирическое отступление. Автор этих строк не раз бывал на Кольском полуострове и в Мурманске, и однажды около недели был в командировке на Кольской АЭС. Край этот прекрасен своей природой, радующей своей суровостью глаз уральца, а сама станция полна технических новинок и приятных мелочей. Но чтобы не перегружать эту статью личным, просто отправлю желающих к отдельным записям в моем блоге по этой теме - раз и два.

Реакторы ВВЭР-440

Давайте теперь посмотрим на энергоблоки, работающие на Кольской АЭС, которые собираются заменить. Это четыре реактора ВВЭР-440. "440" – это его электрическая мощность в мегаваттах. ВВЭР – это тип реактора. Расшифровывается это как водо-водяной энергетический реактор. Это значит, что вода в нем используется и как замедлитель нейтронов, для поддержания цепной реакции деления урана, и как теплоноситель, который отводит тепло от ядерного топлива. Причем вода в реакторе нагревается до 300 градусов, но не закипает, поскольку находится под давлением более 120 атмосфер. Затем эта вода из первого контура через герметичный теплоомбенник передает тепло воде второго контура, и уже та кипит, пар крутит турбину и генератор. На западе такой тип реакторов называется PWR – Pressurized water reactor, или водяные реакторы под давлением.

Водо-водяные реакторы - это основная технология мировой атомной энергетики. Около 300 действующих реакторов АЭС мира из 442 - это PWR и ВВЭР. И еще около 60 тоже водо-водяные, но построены по одноконтурной схеме, с кипящей прямо в реакторе водой. Причем идет тенденция к увеличению мощности - в 1960-е начинали с сотен мегаватт, а теперь основные игроки на рынке нового строительства водо-водяных блоков - блоки мощностью от 1000 до 1600 МВт.

Конкретно энергоблоков с реакторами ВВЭР-440 в мире было построено более 30, из которых до сих пор работают около 20. Причем большая часть из них за границей, где их строил СССР – в Финляндии (АЭС Ловииса, 2 блока), Чехии (4 блока АЭС Дукованы), Венгрии (4 блока АЭС Пакш), Словакии (2 блока АЭС Богунице и 2 блока АЭС Моховце), Украине (2 блока Ровенской АЭС) и Армении (1 блок Армянской АЭС). Еще были в Болгарии и Германии, но там их закрыли раньше всех. Большую часть корпусов ВВЭР-440 для АЭС Восточной Европы, кстати, делала чешская Шкода.

В России работающих энергоблоков ВВЭР-440 осталось лишь пять: четыре на Колькой АЭС и один на Нововоронежской АЭС, где строились все первые референсные типы реакторов ВВЭР от мощности в 220 МВт до 1200 МВт. В регионах с высоким потреблением энергии, что у нас в стране, что за рубежом, сейчас более востребованы реакторы большой мощности – 1000 МВт и выше. Основной флагманский энергоблок ВВЭР, который сейчас строит Росатом на замену старым блокам и в России и на новых АЭС за границей – это ВВЭР-1200.

Как продлить жизнь реактору

Первые два энергоблока Кольской АЭС начали работу еще в далеких 1973 и 1974 годах. Это одни из самых старых ВВЭР-440. Сейчас им уже больше чем по 45 лет. При этом изначальный срок службы реакторов был 30 лет, и он, соответственно, закончился в начале 2000-х. Но их срок был продлен сначала на 15 лет, а в последние годы еще на 15 лет – до 2033 и 2034 годов. Т.е. в итоге они должны будут проработать по 60 лет.

Тут надо отметить несколько моментов. Во-первых, продление эксплуатации - это не просто самовольное решение собственника станции работать дальше на свой страх и риск. Это сложный многолетний процесс обследования оборудования, его ремонта и модернизации, а затем обоснования безопасности перед контролирующими органами. На самом деле эти процессы идут на любой атомной станции постоянно, чтобы поддерживать ее работоспособность, повышать эффективность и приводить в соответствие с периодически ужесточающимися нормативными требованиями, в т.ч. по безопасности.

Наука и техника не стоят на месте, поэтому на станциях обновляются все их системы и внедряются новые технологии. Поэтому за несколько десятилетий сама станция сильно меняется. Зачастую в процессе модернизации повышается ее КПД и увеличивается мощность. Например, модернизация первых двух блоков Кольской АЭС позволила помимо прочего повысить их мощность на 7%, а модернизация на финской АЭС Ловииса с реакторами ВВЭР-440 позволила повысить их мощность почти на 15%. Для удовлетворения новым требованиям станцию укомплектовывают новыми и более совершенными системами безопасности, близкими к тем, что появляются на новых АЭС, чтобы она могла избегать все более опасных потенциальных аварий. Поэтому, как бы парадоксально это ни звучало, но зачастую с возрастом и показатели работы и безопасность АЭС не снижаются, а растут.

Но для продления сроков эксплуатации этого мало. Есть оборудование, которое невозможно заменить или модернизировать. В первую очередь к таким элементам относится сам реактор, точнее незаменяемая его часть - корпус. Он подвергается наибольшим нагрузкам, и температурным, и механическим, и радиационным - от широкого спектра излучений, в первую очередь нейтронного, идущих от ядерного топлива в процесс работы реактора. Это приводит к так называемому радиационному охрупчиванию стали и снижению ее пластичности, особенно в критических сварных соединениях корпуса. Зачастую именно ресурсом корпуса реактора и его сварных швов технически и ограничен срок работы ядерного энергоблока.

Кстати, на современных энергоблоках с реакторами ВВЭР-1200, которые у нас сейчас строят, новые материалы сталей и технологии их обработки позволяют делать корпус реактора сразу рассчитанным минимум на 60 лет работы с возможностью будущего продления еще на 20. А вот на корпуса ВВЭР-440 и ВВЭР-1000, изготовленные почти 50 лет назад, давали гарантию лишь на 30 лет. А дальше надо было их исследовать и смотреть за их состоянием. И чтобы получить от контролирующих органов лицензию и разрешение на дальнейшую эксплуатацию блока, нужно доказать, что эти элементы еще могут безопасно работать. Или придумать, как восстановить их свойства.

Еще в 80-е технологию по омоложению реакторов разработали. В 1989 году впервые на одном из самых старых реакторов ВВЭР-440 на третьем блоке Нововоронежской АЭС впервые была проведена операция так называемого отжига реактора. Физический принцип метода простой – если плавно нагреть металл до высокой температуры, а затем плавно охладить, то можно убрать накопившиеся в нем напряжения и дефекты, тем самым восстановив пластичность и трещинностойкость стали. Это позволяет продлить срок работы реактора на 10-15 лет, а саму операцию можно повторять, хоть и не бесконечно.

Отжиг проводят в сухом корпусе реактора, освобождая его от топлива и внутрикорпусных устройств, и помещая внутрь специальную электропечь. Разработчики часто сравнивают принцип работы установки с большой сушилкой для обуви. ВВЭР-440 отжигают при температуре 475 градусов в течение 150 часов. А на всю процедуру с подготовкой уходит 2-3 недели. Сейчас отжигают уже не только корпуса ВВЭР-440 но и корпуса ВВЭР-1000, например, на Балаковской АЭС.

Кстати, такой отжиг делают и на зарубежных реакторах. Например, те же ВВЭР-440 на АЭС в Финляндии и Словакии отжигала Шкода. А СССР и Россия уже проводили отжиг ВВЭР-440 на Ровенской АЭС (Украина), Армянской АЭС, АЭС Грайфсвальд (Германия) и АЭС Козлодуй (Болгария). На реакторах первого и второго энергоблоков Кольской АЭС такой отжиг проводили в 1989 и повторили перед последним продлением сроков эксплуатации в 2017 и 2019 годах.

Надо сказать, что продление сроков эксплуатации АЭС – это нормальная, общемировая практика. Большинство реакторов АЭС в мире старше 30 лет, 14 из них работают уже более 50 лет. В США, например, есть несколько энергоблоков, которые уже получили повторную лицензию на работу до 80 лет. Да, модернизация и продление сроков требует затрат, не всегда возможны и не бесконечны, поэтому собственник всегда считает что выгодно - продлевать работу, если это вообще возможно, или останавливать блок. Но тем не менее, продлевать срок эксплуатации АЭС - это чаще всего гораздо дешевле, чем строить новый блок взамен старому, и это один из самых экономически эффективных способов создания (сохранения) низкоуглеродных источников энергии, что важно в свете глобального тренда на снижение выбросов.

ВВЭР-600 со спектральным регулированием

Итак, давайте теперь наконец то вернемся к исходной новости о том, чем же решено заменить выбывающие энергоблоки. Как сообщил директор Кольской АЭС Василий Омельчук: «Кольская АЭС-2 будет двухблочной, то есть в составе двух энергоблоков типа ВВЭР мощностью 600 МВт каждый со спектральным регулированием и высокими показателями безопасности.»

Что такое ВВЭР понятно, что такое 600 МВт понятно. Почему выбрана такая средняя мощность тоже, в принципе, понятно. Сейчас Кольская АЭС имеет мощность 1760 МВт, но используется на 60-65%. Т.е. два блока по 600 МВт вполне заменят нынешние четыре. Пока речь идет о замещении первого и второго блоков Кольской АЭС. Третий и четвертый смогут проработать еще почти на 10 лет дольше. Так что есть запас по времени на принятие решения о расширении Кольской АЭС-2 для их замены, если вдруг будет понятно, что эти мощности будут востребованы.

Почему вместо двух по 600 МВт не построить один на 1200 МВт тоже вполне понятно. Думаю дело в том, что энергосистема региона может не суметь компенсировать отключение такого крупного единичного источника в случае его плановой остановки на перегрузку и ремонт и тем более в случае неплановой остановки. А вот возможность маневрирования несколькими блоками меньшей мощности, как и сейчас, сделает всю энергосистему более надежной. Кстати, этот пример как раз объсняет нынешний огромный мировой интерес именно к малым модульным АЭС, поскольку они открывают рынок для таких вот небольших или условно изолированных энергосистем в отдельных регионах и странах.

Давайте теперь разберемся, что же это такое диковинное - спектральное регулирование, которое впервые упоминается в связи со строительством новых энергоблоков в нашей стране. Сразу скажу, что ранее о таком говорили лишь как о проектах, их было много разных у нашего головного конструкторского бюро по реакторам ВВЭР - ОКБ Гидропресс. Скорее всего речь о проекте ВВЭР-С, но пока конкретных технических деталей не раскрывается.

Итак, давайте с основ. В ядерном реакторе происходит деление тяжелых ядер урана. При их делении выделяются нейтроны, они попадают в другие ядра урана и процесс повторяется. Так идет цепная реакция деления. Но у нейтронов может быть разная энергия. У вылетающих при делении из ядра урана она высокая (более 1 МэВ) и они движутся с огромной скоростью – это быстрые нейтроны. Такие нейтроны плохо захватываются делящимся изотопом урана-235. Чтобы повысить вероятность захвата и, соответственно, деления, надо нейтроны замедлить до тепловых энергий (менее 0,4 эВ). Для этого в активной зоне реактора размещают замедлитель нейтронов.

Замедлителем в ВВЭР выступает вода, а точнее водород в ее составе. Нейтроны и ядра водорода (протоны) почти равны по массе, поэтому при упругом соударении с протоном нейтрон наиболее эффективно делится кинетической энергией, теряет ее и замедляется. В других типах реакторов замедлителем может выступать графит, как, например, в реакторе РБМК. Или тяжелая вода, как например, в канадском CANDU, где есть и тяжелая вода и графит, что позволяет работать вообще на необогащенном уране - настолько там хорошо удается сохранить все нужные нейтроны без их лишнего поглощения.

Примерно раз в полтора года реактор останавливают для замены части топлива на свежее. Время работы на одной загрузке топлива называется кампания реактора. Зачем меняют топливо? Не только потому что уран-235 расходуется при делении, как говорят «выгорает». При делении образуются продукты распада, которые тоже начинают поглощать часть нейтронов, "отравляя" реактор. Поэтому к концу кампании нейтронам все сложнее попадать в нужную цель - в делящиеся изотопы урана. А в начале кампании легко, нейтронов и нужных мишеней с избытком. Для компенсации этой разницы в начале кампании лишние нейтроны пытаются как-то утилизировать - борным регулированием (добавлением борной кислоты в воду первого контура, т.к. бор поглощает нейтроны), специальными выгорающими поглотителями в топливе и т.д. А к концу кампании концентрация борной кислоты регулируемо снижается, а поглотители выгорают и не так поглощают нейтроны.

Но что если эти нейтроны использовать с пользой? Быстрые нейтроны плохо поглощаются делящимся изотопом уран-235, но зато они могут захватываться ураном-238 с последующим образованием плутония-239. Это тоже делящийся материал, как и уран-235, т.е. новое ядерное топливо. На этом принципе построены быстрые реакторы-бридеры, в которых нейтроны не замедляют, и они могут даже нарабатывать нового топлива больше, чем сжигать изначально загруженного. Отношение количества делящихся изотопов топлива в конце кампании к их количеству в начале называется коэффициент воспроизводства. У бридеров он может быть выше 1, у обычных ВВЭР он около 0,4. У ВВЭР же со спектральным регулированием может быть до 0,8.

Таким образом, если часть нейтронов в начале кампании не замедлять, то можно использовать их для наработки нового топлива, а не тратить впустую. Но для этого надо по ходу кампании менять энергетический спектр нейтронов в реакторе – с большей долей быстрых нейтронов в ее начале к обычному тепловому спектру медленных нейтронов в конце. Как это сделать?

В теории есть разные варианты, но судя по всему в предлагаемом проекте будет метод изменения водно-уранового отношения. В активной зоне реактора ВВЭР находится вода и урановое топливо в соотношении около 2. Этого достаточно, чтобы все вылетающие из урана нейтроны успевали замедляться в воде. Но если количество воды уменьшить, часть нейтронов не будет успевать замедлиться. Такими образом, вытесняя из активной зоны часть воды можно повысить долю быстрых нейтронов. Предлагается именно это и делать, добавив в топливные сборки дополнительные вытесняющие стержни, например, с обедненным ураном. Уран-238 в них и в самом топливе будет поглощать лишние быстрые нейтроны с пользой – наработкой нового топлива. А по ходу кампании эти вытесняющие стержни можно извлекать из активной зоны реактора, увеличивая водно-урановое соотношение и меняя спектр нейтронов на более традиционный и мягкий.

В одной из старых, 7-летней давности презентаций Курчатовского института, или в их публикации, можно посмотреть на предлагаемые варианты конструкций таких ТВС. В модернизированной для спектрального регулирования ТВС добавляется 19 пучков с обедненным ураном общей массой до 250 кг.

Другое следствие такого регулирования – уменьшение в активной зоне теплоносителя, которым является все та же вода. А значит меньшие возможности для теплосъема. В сочетании со снижением числа топливных элементов это приводит к меньшему удельному энерговыделению активной зоны, т.е. выделяемой тепловой мощности на единицу объема. В обычном ВВЭР оно не менее 110 кВт/л, в ВВЭР-С ожидается на уровне не более 80 кВт/л.

Поэтому, например, реактору ВВЭР-С с электрической мощностью 600 МВт вполне может понадобиться корпус от реактора ВВЭР-1000 или ВВЭР-1200. Это может повысить материалоемкость первого контура установки. Но с другой стороны, парогенераторов надо не 4, а 2, так что по некоторым прикидкам масса первого контура ВВЭР-600 может быть даже ниже, чем у ВВЭР-440 (1890 т. против 2314 т). За счет уменьшения числа петель с парогенераторами сам герметичный объем пространства под защитным контейнментом тоже может уменьшиться. К тому же у снижения энергоемкости есть и позитивная сторона – судя по этим расчетам Гидропресса, можно будет отказаться от ловушки расплава, т.к. в случае запроектной аварии и расплавления топлива можно обеспечить удержание расплава внутри корпуса за счет его внешнего охлаждения.

Еще один спорный момент спектрального регулирования - возможный положительный пустотный эффект реактивности. Как с ним будут бороться конструкторы посмотрим в итоговых проектах. Но пока готового проекта установки нет, поэтому судить о конкретных технических решениях рано. Подождем, когда их подготовят и представят. Разброс обсуждавшихся и предлагавшихся ранее решений довольно большой, а те наработки, которые ранее показывались в публикациях и на разных конференциях Гидропрессом и Курчатовским институтом довольно разнообразны - вплоть до одноконтурного кипящего реактора на сверхкритических параметрах или регулирования с применением тяжелой воды. По словам директора станции, сам проект пока находится "на этапе подготовки к разработке".

Потенциальные преимущества ВВЭР-С – повышение эффективности использования урана. Судя по интервью генерального конструктора Гидропресса от 2019 года, реактор будет потреблять минимум на 30% меньше свежего урана. Кроме того, такой реактор позволит полностью загружать его активную зону MOX-топливом, используя регенерированный плутоний и обедненный уран. Текущие ВВЭР могут использовать MOX-топливо лишь частично.

Т.е. это такой вполне эволюционный переход ВВЭР от открытого к частично закрытому топливному циклу. К тому же сама технология ВВЭР хорошо отработана, многие элементы унифицированы, что может положительно отразиться на экономике проекта и на сроках проектирования. Так что это наверно наименее революционный новый проект из тех новинок, что реализуются в последние годы. К тому же средняя мощность позволяет легче отработать технологию, не замахиваясь сразу на новый корпус гигаваттника.

Отдельный бонус ВВЭР со спектральным регулированием и отказом от борного регулирования - снижения образования и накопления трития в теплоносителе, по реакции захвата нейтрона бором-10 с выходом двух альфа-частиц и ядра трития. Радиоактивный тритий образуется на всех водо-водяных реакторах (отдельно я про это писал в статье про Фукусиму) и переходит в жидкие радиоактивные отходы и упаренные кубовые остатки. На самой Кольской АЭС хорошо с этим знакомы, т.к. там располагается один из самых продвинутых комплексов по обращению с ЖРО (очистка ионоселективной сорбцией с образованием упаренного солевого плава с концентратом борной кислоты), где я, собственно, и был как-то в командировке.

Вместо выводов

Вообще, довольно интересно получается. На фоне стагнации экономики и отсутствия большого спроса на новые энергомощности в стране, Росатом умудряется реализовывать новые энергетические проекты. На смену выбывающим мощностям старых АЭС и на смену устаревшим реакторам РБМК приходят новые блоки с ВВЭР-1200 поколения 3+, которые идут в серию и на экспорт. Направления быстрых реакторов двух типов тоже реализуются - уже 5 лет работает БН-800 (ожидается что планы на БН-1200 озвучат уже этим летом) а совсем на днях был дан старт строительству БРЕСТ-ОД-300 (поколение "4"). Новые площадки для малых АЭС на базе реакторов РИТМ-200 в плавучем (Чукотка) и сухопутном (Якутия) вариантах тоже определены и заложены в планы, а на базе КЛТ-40 уже реализованы (ПАТЭС). Для получения референса по ВВЭР-С тоже вот нашли (скорее дождались) пожалуй единственное подходящее в стране место.

Так что у России вырисовывается довольно широкая линейка гибких и разнообразных ядерных решения для атомной энергетики будущего, куда сейчас очень серьезно целятся и США с их программой продвинутых малых реакторов, и Китай и Франция и масса стартапов. Так что будем следить за меняющимся обликом атомной энергетики.

Использованные и рекомендуемые источники по теме:

• РЕАКТОРНАЯ УСТАНОВКА СРЕДНЕЙ МОЩНОСТИ ВВЭР-600. Презентация ОКБ Гидропресс, 2014 г.
• ВВЭР со спектральным регулированием – путь к эффективному использованию урана - 238. Презентация ОКБ Гидропресс и Курчатовского института, 2014 г.
• РАСЧЕТНО-КОНСТРУКТОРСКИЕ ПРОРАБОТКИ АКТИВНЫХ ЗОН ВВЭР СО СПЕКТРАЛЬНЫМ РЕГУЛИРОВАНИЕМ. Статья Гидропресса и Курчатовского института
• Интервью генерального конструктора ОКБ «Гидропресс» Владимира Пиминова Стране-Росатом в 2019 г.
• Виктор Мохов: перспективные проекты РУ ВВЭР. ATOMINFO.RU
• Статья Валентина Гибалова (@tnenergy) о водяных бридерах.
• Стратегия социально-экономического развития Мурманской области до 2020 года и на период до 2025 года.

PS: Статья изначально написала мной для блога на Хабре и выложена в блоге компании Itsoft.

https://nucl0id.livejournal.com/365831.html

Май, а теперь и июнь, на Урале выдался довольно жарким. Конкретно в моем родном Екатеринбурге в мае был поставлен температурный рекорд за более чем 100 лет: + 34 градуса 24 мая. В связи с этим хочется сказать пару слов о глобальном потеплении и том, как к нему относятся и что делают в России для борьбы с ним. Конечно, связывать температуру за окном и климат не корректно. Хотя обыватели обычно так и делают. И я прекрасно помню как этой же зимой, во время аномальных морозов, многие шутили как раз в духе «ха-ха, ну и где ваше глобальное потепление?». Ну так вот оно. Не только в майской жаре, сколько в росте частоты таких температурных аномалий. И зимой, и, конечно, летом. И будет их дальше только больше. Но давайте по пунктам о том чем нам это может грозить, что Россия в этой связи делает, а чего не делает, со ссылками и картинками.

Кстати, как обычно я записал видеоверсию этой статьи. Не забывайте подписываться на мой youtube-канал (это очень поможет его развитию!), где я рассказываю об атомной энергетике и ядерных технологиях, и не только о том, что публикую в виде больших статей.

Глобальное потепление в России. Плюсы, минусы, подводные камни

Глобальное потепление (далее ГП) – это не про жаркое лето, а про рост средней глобальной температуры в приземном слое. В России, кстати, по данным нашего Росгидромета, она растет в 2,5 раза быстрее, чем в среднем по планете - на 0,51°С в десятилетие против среднемировых 0,18°С. А в арктическом регионе рост еще выше. Так что нас это очень даже касается. Многие в такие дни наверно просто радуются возможности покупаться и позагорать не в сезон, и не очень думают о том, что такие периоды жары, если они будут продолжительными, повлекут за собой рост смертности. Причем счет может пойти на тысячи и десятки тысяч по стране, как было в 2010-м. Под угрозой пожилые люди, обладатели сердечных и прочих хронических заболеваний. Лесные и торфяные пожары могут этот эффект еще и усилить. Но на фоне нашего наплевательского отношения к коронавирусу это, конечно, совсем не то, что приходит на ум при виде очередного температурного рекорда.

Если кто-то думает, что все не так плохо, и глобальное потепление – это вообще для северной России хорошо, что будет больше лета и возможность в Сибири и на Урале снимать по два урожая апельсинов, то боюсь вас разочаровать. Да, у ГП теоретически могут быть потенциальные положительные последствия, например, в виде снижения затрат на отопление, снижение избыточной смертности зимой, или того же сельского хозяйства. Но само ничего не возникнет. К любым изменениям надо готовиться. А чтобы извлечь из них пользу - готовиться вдвойне. А значит нужны исследования, технологии, инвестиции и упорный труд.

Но кроме возможных плюсов есть и риски. Риски именно для России описаны, например, в подробном отчете Росгидромета от 2017 г, который так и называется - "Доклад о климатических рисках на территории Российской Федерации". В частности, там отмечено, что за последние 20 лет число наносящих ущерб опасных гидрометеорологических явлений (ОЯ) - паводков, наводнений, засух и т.д, выросло в 1,5-2 раза. При этом сами эти опасные явления оказались более интенсивными и разрушительными, чем когда-либо. Такая же тенденция наблюдается и по всему миру.

Кроме того, растут риски повышения частоты таких волн жары, температурных аномалий, в том числе и отрицательных (вспоминаем морозный апокалипсис и недавний блэкаут в Техасе, о котором я писал ранее); риски деградации земель; риски для крупных сооружений из-за изменения привычных температур и нормы осадков; риски для инфраструктуры, стоящей в зоне многолетней мерзлоты (вспоминаем прошлогоднюю аварию в Норильске с разливом топлива и представляем, что что-то подобное из-за таяния мерзлоты может случиться с кучей нефте- и газопроводов на северах); риски нарушения транспортной связности из-за снижения периода работы зимников в северных регионах, риски тех же пожаров в лесах; риски роста вспышек численности насекомых-вредителей и появление их чужеродных видов в новых ареалах обитания.

Коротко о причинах

Не хочу сильно уходить в эту сторону, иначе это уведет разговоры в отдельную тему, как уже было в одной из моих прошлых публикаций, но пропустить некоторые пояснения для текущей темы тоже нельзя. Несмотря на массу скептиков (которые по совпадению не являются специалистами по климату), научный ответ на причины глобального потепления вполне однозначный - дело именно в антропогенном влиянии.

Помимо непоследственных научных данных, обобщенных в докладах Межправительственной группы экспертов по изменению климата (МГЭИК) (кужа входят и ученые из России), существует и научный консенсус по поводу причин ГП - анализ более 11 тыс. научных статей по теме климата за 2019 г показывает 100% согласие с тем, что текущее изменение климата реально и что его причина именно в деятельности человека (см J.Powell, 2019). Собственно, и наш родной Росгидромет не допускает двояких толкований по поводу существования и причин ГП.

Если коротко, то человечество за последние пару веков выбросило слишком много углерода, сжигая ископаемое топливо, и слишком серьезно изменило земную поверхность. Естественные колебания климата, наблюдавшиеся ранее, не идут ни в какое сравнение с тем что происходит сейчас - ни по скорости роста температуры, ни по глобальному эффекту. Об этом говорит и анализ изотопного состава выброшенного углерода, и многочисленные исследования по моделированию климата, неспособные объяснить наблюдаемые эффекты без учета антропогенного влияния.

Ниже на картинке из доклада Межправительственной группы экспертов по изменению климата (МГЭИК) обобщены данные сотен исследований по вкладам различных факторов, как природных, так и антропогенных, влияющих на изменение энергетического потока Земли (радиационного воздействия), т.е. грубо на "потепление/похолодание" планеты. Видно, что влияние колебаний солнечной активности на несколько порядков ниже, чем влияние антропогенных выбросов парниковых газов, в первую очередь CO2. Кстати, среднегодовая вулканическая активность, тоже едва достигает 1% от того что выбрасывает человек. Так что человек просто "задавил" все другие процессы, влияющие на климат, и задал один конкретный тренд на глобальное потепление.

За последние пару веков человечество высвободило в атмосферу порядка 600 Гт (млрд. тонн) углерода (более 2400 Гт CO2). Углерод очень медленно выводится из атмосферы, поэтому там и накапливается. Поэтому CO2 играет куда боле важную роль в потеплении, чем другой парниковый газ - водяной пар, который легко конденсируется. Всего из выброшенных 600 Гт около 40% так и остались в атмосфере, повысив концентрацию CO2 в ней на 40% по сравнению с доиндустриальным уровнем до самых высоких величин за последние 800 тыс. лет. Остальные 30% углерода поглощены океаном, что приводит к росту его кислотности, и еще 30% поглощены биомассой, за счет чего наблюдается ее прирост. Так что планета, конечно, пытается переварить наше влияние, но не успевает за ним. Люди по прежнему выбрасывают по 11 Гт углерода в год, поэтому рост температуры неизбежен, со всеми вытекающими рисками, описанными выше.

Кто виноват и что делать

Понятно, что рост населения и промышленности на планете шел неравномерно. Западный мир прошел индустриализацию пораньше сегодняшних развивающихся стран, а потому и основной объем выброшенного углерода пришелся на них. На картинке ниже видно, что к 2019 году исторический накопленный объем всех выбросов сформирован на 25% США, на 22% Европой, на Китай приходится 12,7%, на Россию 6% (источник).

Но на текущий момент расклад поменялся и развивающиеся страны "нагоняют" упущенное за счет бурного роста экономики и необходимости удовлетворения растущего спроса в энергии, за которым не поспевают экономически оправданные меры по снижению выбросов. По текущим годовым выбросам лидирует Китай (28%), США (15%), Индия (7,0%). Россия же снова на четвертом месте 4,6% ежегодных глобальных выбросов.

В рамках уже нескольких международных соглашений - Киотский протокол, Парижское соглашение и т.д., большинство стран собираются сокращать выбросы, а многие уже это делают. Например, Европа по Киотскому протоколу сократила выбросы по отношению к 1990 году более чем на 23%, при росте ВВП на 60%. США к Киотскому протоколу не присоединялись, но они прошли пик выбросов в 2000 году и с тех пор их снизили на 20%, вернувшись на уровень 1990 года. Мотивация к снижению выбросов, кстати, не ограничивается вопросами глобального изменения климата. Иногда гораздо более важным аргументом становится банальная забота о чистоте воздуха в крупных городах и мегаполисах, напрямую связанная со здоровьем сотен миллионов людей.

Однако суммарные выбросы на планете за счет развивающихся стран продолжают расти. Общемировые выбросы CO2 с 1990 года выросли в 1,6 раза. В Китае и Индии за то же время - больше чем в 4 раза.

Помимо взятых на себя в рамках Парижского соглашения обязательств о сокращении выбросов, многие страны обозначили планы по их полному снижению, до нуля, т.е. по достижению углеродной нейтральности. Евросоюз, США, Япония, Южная Корея и десятки других страны собираются достигнуть углеродной нейтральности к 2050 году. Китай обещает пройти пик выбросов до 2030 года и достигнуть углеродной нейтральности не позже 2060 года. По данным ООН, на начало 2021 года обозначили планы по углеродной нейтральности страны, составляющие 70% мирового ВВП и ответственные за 65% всех выбросов.

А что Россия?

У нас все сложно. С одной стороны, Россия внесла довольно существенный вклад в снижение выбросов, о чем наше руководство не забывает напоминать миру. Например, месяц назад на климатическом саммите в США Путин сказал следующее:

«По сравнению с 1990 годом Россия в большей степени, чем многие другие страны, сократила выбросы парниковых газов. Эти выбросы уменьшились в два раза – с 3,1 миллиарда тонн эквивалента СО2 до 1,6 миллиарда тонн. Это стало следствием кардинальной перестройки российской промышленности и энергетики, ведущейся в последние 20 лет»

Это правда, что Россия больше всех сократила выбросы от уровня 1990 года (см диаграмму ниже). Но сокращение произошло в результате той самой «величайшей геополитической катастрофы», выражаясь словами вышеупомянутого персонажа, т. е. развала СССР. Когда в начале 1990-х рухнула экономика, тогда и сократились выбросы, почти вдвое. Но об этом скромно умалчивается, а причиной успехов называется реформа экономики.

С 1990 по 1998 года в России и экономика, а за ней и выбросы, падали. А после стабилизации экономики, с 1998-99 годов выбросы только росли, периодически притормаживая во время очередных экономических кризисов и проблем - после 2008 и после 2014.

Выбросы России по годам, без учета поглощения лесов. С учетом поглощения в 2017 получается около 1,6 млрд.т. вместо 2,2 млрд .т.

Но надо отдать должное, росли выбросы не так быстро как могли бы. Рост неэнергетического сектора экономики, особенно бурный с 2000 по 2008, и модернизация энергетики за последние 20 лет позволили снизить углеродоемкость экономики, т.е. удельные выбросы на единицу ВВП, почти вдвое. Однако по моим оценкам, это внесло лишь около 10% в кумулятивное сокращение выбросов с 1990 года. Все остальное - за счет падения в лихие 90-е. Что, конечно, не мешает Путину рассказывать с высоких трибун о том, что сокращение выбросов России - это заслуга его 20-летнего правления.

Взятые Россией обязательства в рамках Парижского соглашения тоже весьма скромные. Мы обязались сократить к 2030 году выбросы на 30% от уровня 1990 года. Но мы уже достигли этого показателя к 1995 году по описанной выше причине, задолго до подписания Парижского соглашения! Сейчас наши выбросы, без учета поглощающей способности лесов, на уровне 67,6% от уровня 1990. С учетом поглощения лесов - почти 50% от уровня 1990 г. Т.е. по сути, чтобы нам выполнить взятые на себя обязательства, до 2030 года можно выбросы даже увеличить. С учетом низких темпов роста экономики это ни разу не амбициозная задача, можно практически ничего не делать.

Когда Россия собирается стать углеродно-нейтральной тоже непонятно. Какой-то принятой стратегии у нас нет. В начале 2020 года Минэкономразвития подготовило проект Стратегии долгосрочного развития с низким уровнем выбросов парниковых газов до 2050 года [3]. Так там даже в оптимистичном сценарии мы к 2050 будем примерно на том же уровне выбросов, что и сейчас, а углеродная нейтральность ожидается ближе к концу XXI века (см график ниже). Блин, даже у коптящего как паровоз Китая, с его растущей экономикой и в два раза большими удельными выбросами, цели куда амбициознее! Впрочем, полгода назад наш Совет Безопасности эту стратегию завернул и отправил на доработку. Посмотрим, в какую сторону ее поправят. Почему вообще СБ занимается оценкой таких стратегий – отдельный вопрос.

Есть отдельный штрих, характеризующий приоритетность вопроса изменения климата для руководства страны. Вроде бы дело важное, существует даже такая должность - советник Президента и специальный представитель Президента по вопросам климата. Создал ее Медведев в 2009, и занял ее тогда ушедший с поста главы Росгидромета президент Всемирной метеорологической организации Александр Бедрицкий. Но после рокировки 2018 года Путин выбрал себе другого советника. Им стал 44-летний Руслан Эдельгериев [6], бывший глава правительства Чечни, до того глава минсельхоза Чечни, до того 10 лет проработавший в милиции. Выпускник Кубанского университета по специальности «садоводство». Сын школьной учительницы Кадырова…

Честно говоря, в плане советников и спецпредставителей в области климатической повестки у меня куда больше надежд вызывает недавно назначенный Анатолий Чубайс, который с декабря 2020 года является спецпредставителем Президента по связям с международными организациями для достижения целей устойчивого развития.

Но есть и хорошие новости

Но что же я все о плохом. Давайте расскажу что у нас имеется или даже специально делается для климатического ответа. А кое-что все же делается и в чем-то мы лучше, чем в среднем по миру.

Во-первых, у нас достаточно «зеленая» структура электроэнергетики. Доля низкоуглеродных источников в ней около 40%. Половина из них приходится на гидроэнергетику, половина на АЭС. Доля атома по итогам прошлого года впервые перевалила за 20%, а к 2040 году должна вырасти до 25%. Еще около 30% энергобаланса приходится на природный газ, который приводит к почти вдвое меньшим выбросам для получения киловатта электроэнергии, чем сжигание угля. Так что удельные выбросы электроэнергетики России очень неплохие по мировым меркам - около 350 г CO2/кВт*ч. Это ниже, чем в среднем по миру и чем во многих развитых странах (см график ниже, источник).

Удельные выбросы электроэнергетики разных стран мира

Кстати, удельные выбросы за жизненный цикл атомной энергетики. согласно данным МГЭИК - около 12 г CO2/кВт*ч, вместо около 500 г CO2/кВт*ч в среднем по миру, или в среднем по России без учета гидро- и атомной энергетики. Так что получается. что наши 11 АЭС, выработав в 2020 году около 215 млрд кВт*ч, позволили избежать выбросов около 100 млн.т. CO2. Это около 5% всех годовых выбросов страны. И это примерно 1/6 от того объема CO2, что поглощают все наши леса.

Во-вторых, у нас есть возобновляемая солнечная и ветровая энергетика. Мало, всего 0,2% выработки, но есть. Пока мощностью около 2 ГВт, но через 4 года будет втрое больше. Так что будем надеяться, что будет развиваться, хотя программы поддержки все пытаются урезать.

В-третьих, уже сейчас идет процесс принятия закона об ограничении выбросов парниковых газов, что позволит ввести в стране учет их выбросов, связанное с ними налогообложение, продажу зеленых сертификатов, а главное – взаимодействие с ЕС по вопросу углеродных налогов и отслеживания углеродного следа произведенных в России товаров. Кстати, в ближайшие 4-5 лет на Сахалине будет проводиться эксперимент по учету выбросов и созданию там углеродно-нейтрального региона. Весьма любопытная идея. А еще у нас есть планы развития водородной энергетики и желание занять 20% мирового рынка водорода. А пока из ближайшего – развитие водородного ж/д транспорта на все том же Сахалине с участием Росатома.

Перспективы и выводы

Конечно, борьба с изменением климата не должна становиться самоцелью и затмевать все остальные проблемы. Ситуации в разных странах свои, приоритеты свои и свои возможности. Развитые страны уже достигли высокого уровня потребления энергии и ресурсов и могут позволить себе довольно затратную трансформацию своих экономик без ущерба для уровня жизни людей. Развивающиеся страны, например Китай, не могут сейчас себе позволить снижение потребления энергии, которое им необходимо для роста экономики, т.к. это приведет к снижению уровня жизни людей. За последние 30 лет Китай увеличил потребление энергии на душу населения в 10 раз (хотя оно все равно ниже чем в России), и сократил число бедных более чем на 100 млн человек за последние 10 лет.

Так что они решают свои первоочередные проблемы. Но и про климат не забывают, и про улучшение качества воздуха в городах, напрямую связанное с промышленными выбросами и автотранспортом - именно на Китай приходится половина всех установленных мощностей возобновляемой энергетики, половина ее ежегодного прироста и половина мирового автопарка электромобилей. Так что Китай для удовлетворения огромного спроса на энергию строит все виды тепло и электростанций, включая угольные. Но при этом озеленение экономики, т.е. снижение удельных выбросов на единицу ВВП, в Китае идет такими же темпами или даже быстрее, чем в России. Поэтому они хоть и отодвигают задачу по достижению углеродной нейтральности на 10 лет по сравнению с США и Европой, но четко о ней заявляют и двигаются к ней.

В России же уже достаточно высокий уровень потребления энергии на душу населения, он очень медленно растет на 1-2% в год. Да и роста экономики не наблюдается. Поэтому наши проблемы ближе к ситуации Европы и США, чем к Китаю. Вот только уровень жизни не совсем такой. И структура экономики. Углеводороды и энергоресурсы – это по-прежнему 25% ВВП и 60% экспорта. И менять что-то кардинально мы не планируем. Наоборот, рассчитываем на рост добычи и продажи ресурсов. Да, мир, в основном Азия, еще какое-то время будут потреблять ископаемое топливо. Скорее всего пройдет еще лет 20-30 прежде чем будет пройден мировой пик потребления угля, нефти и газа. Так что еще пару десятилетий застоя можно протянуть, разворачивая поставки сырья в сторону востока и Китая. Хотя к экономической целесообразности и экологическим последствиям такой политики тоже есть масса вопросов. Но Европа, как основной наш внешнеэкономический партнер, откажется от нашего сырья раньше. Поэтому все эти западные, а на самом деле уже мировые климатические и экологические инициативы, вся эта возобновляемая энергетика, электромобили и углеродные налоги зачастую воспринимаются и руководящими товарищами, и многими простыми жителями, как антироссийский заговор. Хотя что сейчас так не воспринимается?

Отдельный свежий пример. Буквально на днях наше Министерство иностранных дел (там, конечно, работают большие специалисты по климату) прислало в Минэкономразвития страны рекомендации по формированию климатической политики, где рекомендовало финансирование исследований, которые позволили бы России продвигать «альтернативные» точки зрения на изменение климата, которые «не обязательно означают отказ от ископаемого топлива и ограничение промышленного роста». При этом документ намекает, что наши российские ученые, поддерживающие позиции МГЭИК, делают это потому что ведут исследования на иностранные гранты. Удивительное непонимание того как вообще ведутся научные исследования и попытка влезть со своими политическими бреднями в научную проблему. Подробнее об этом отзыве МИДа и мнении о нем наших ученых можно почитать по ссылке.

Печально, что и на бытовом уровне отношение к климатическим проблемам довольно неоднозначное. Куда ни глянь, все жалуются на «плохую экологию» (не говорите так никогда! Экология – это наука, а плохим может быть состояние нашей окружающей среды или отношение к ней), но при этом сторонников идеи о заговоре климатологов по моим ощущениям не меньше, чем антипрививочников. И не меньше, чем тех, кто реально занимается наукой в области климата и экологии, или создает экологичные бизнесы или технологии, или на бытовом уровне занимается сортировкой мусора, или отказался от автомобиля живя в городе, или готов добиваться каких-то действий в области охраны окружающей среды от властей, или противостоять мракобесию в головах принимающих решение чиновников. Зато желающих пошутить и позлорадствовать над практичностью электромобилей в России, над девочкой Гретой или глобальным потеплением морозной зимой – хоть отбавляй. А смешного то тут мало.

PS: оригинал статьи написан мной для блога на Хабре, и выложен в блоге компании ItSoft.

https://nucl0id.livejournal.com/365663.html

В конце марта вышел отчет научного центра Еврокомиссии (Joint Research Centre) об экологических аспектах атомной энергетики. Еврокомиссия попросила его разобраться, стоит ли поддерживать атом так же как возобновляемую энергетику в рамках европейского Зеленого курса. Общий вывод отчета – конечно да, ведь атомная энергетика не опаснее для людей (даже с учетом Чернобыля и Фукусимы, см. ниже) и окружающей среды, чем другие возобновляемые источники энергии, развитие которых уже поддерживается в Европе в рамках инициативы Таксономия. А атом не поддерживается. Но этот отчет показал, что научных оснований для такой дискриминации нет. Но обо всем по порядку, в 23 пунктах под кактом.

А для желающих я записал видеоверсию этой статьи на для моего youtube-канала (подписывайтесь на него!):

1. Не секрет, что мир и Европа стараются справиться с последствиями глобального потепления или как-то притормозить его развитие. А оно вызвано деятельностью человека, в первую очередь выбросами CO2. Это сейчас научно совершенно точно обосновано, и я не буду сейчас на этом останавливаться. Для сомневающихся рекомендую посмотреть прекрасную лекцию гляциолога Алексея Екайкина. Так что десятки стран приняли на себя обязательства по снижению выбросов.

2. Европа на этом пути одна из лидеров. В рамках Зеленого курса (European Green Deal), они хотят стать первым в мире углеродно-нейтральным регионом к 2050 году. Не случайно именно оттуда идут основные новости о переходе на возобновляемые источники энергии (ВИЭ), постепенном запрете двигателей внутреннего сгорания, углеродные налоги и прочие экологические инициативы. Впрочем, в абсолютных показателях и по выбросам, и по вводу ВИЭ, лидируют пока Китай и США.

3. Для реализации Зеленого курса в Европе существует множество разных стимулирующих и поддерживающих механизмов. Один из важнейших – это регламент EU Taxonomy. Это такой свод рекомендаций для финансовых и инвестиционных фондов о том, в какие технологии можно вкладываться, а в какие нежелательно, с точки зрения их помощи целям Зеленого курса, экологичности и устойчивого развития. Так что Таксономия не ограничивается только вопросами климата, она направлена на достижение 6 важных целей:

• смягчение последствий изменения климата
• адаптация к изменению климата
• охрана водных и морских ресурсов,
• повторное использование ресурсов (циркулярная экономика),
• сокращение выбросов и загрязнений,
• защита биоразнообразия

Для включения в Таксономию технология или практика должна помогать в достижении минимум одной из целей, а другим не наносить серьезного ущерба (критерий DNSH, т.е. Does not significantly harm). Не могу точно сказать насколько это жесткое правило и верно ли я вообще в этом разобрался, но понятно, что включение в Таксономию той или иной технологии сильно упрощает ей жизнь в Европе, а невключение может поставить вопрос о ее конкурентоспособности и перспективах без национальной поддержки.

4. Таксономию долго готовили и в общих чертах приняли весной-летом прошлого года. Помимо прочего, туда включили ветровую и солнечную генерацию, а вот атомную пока не включили. Нет, сомнений в том, что АЭС помогает в борьбе с изменением климата нет. За жизненный цикл АЭС выбрасывают очень мало CO2. Критерий для включения в Таксономию технологии электрогенерации – выбросы менее 100 г/кВт*ч. По данным отчета JRC, у АЭС выбросы CO2 в среднем 28 г/кВт*ч, что сопоставимо с выбросами гидро- и ветровых станций, и даже ниже, чем у солнечных панелей, у которых средний выброс около 85 г/кВт*ч (см стр. 40 из отчета [4]). Цифры разнятся в разных источниках (например, в отчете ICPP 2014 указываются средние показатели выбросов для АЭС в 12 г/кВт*ч, а для промышленной фотовольтаики в 48 г/кВт*ч) но порядок и соотношение примерно такие. При этом выбросы газовых и угольных станций составляют порядка 500 и 900 г/кВт*ч, соответственно. А средние удельные выбросы в электроэнергетике в Европе сейчас около 275 г/кВт*ч (ссылка, стр 6).

Почему у солнечных панелей углеродный след выше? Не копал глубоко, но на днях на глаза попалось как раз на эту тему любопытное расследование Bloomberg о производстве кремния в Китае. Китай контролирует 80% мировых поставок кремния для солнечных панелей, а 4 крупнейшие его фабрики расположены в полузакрытой провинции Синьцзян (Xinjiang) и дают 50% мирового производства. Репортеры Bloomberg выяснили, что эти фабрики используют дешевую но грязную угольную электроэнергию (40% затрат на производство кремния - электричество), и судя по всему еще и подневольный труд. Так что вопрос об экологическом следе этой технологии, так сильно завязанной на одну не самую прозрачную страну, не так прост.

5. Отдельно надо отметить, что АЭС на текущий момент обеспечивают около 30% всей низкоуглеродной энергии в мире, а в Европе – все 40%. Доля атомной энергетики в Европе (28 стран ЕС) – 26%, что больше, чем в любой неевропейской стране. При этом доля солнца+ветра в ЕС - 17%, а гидроэнергетики – всего 12% (данные на 2019 г из Eurostat Energy data, см стр. 28). И по основному сценарию развития энергетики в Европе (EUCO30, стр. 37 отчета), для достижения европейских климатических целей доля атома к 2050 году должна составлять около 22%. Но поддерживать его хотят не все.

6. Поводом для отказа во включении АЭС в Таксономию стали усилия стран, в которых сильны антиатомные настроения – Германии, Австрии и Италии. Они выразили опасения по поводу того, что проблема радиоактивных отходов и отработавшего ядерного топлива нарушает критерий DNSH. Поэтому то Еврокомиссия и поручила экспертам своего научного центра (Joint Research Centre) разобраться в вопросе и подготовить доклад на эту тему. Его то они и представили в конце марта (ссылка).

Отдельно хочется отметить, что это довольно круто, что внутри руководящего органа ЕС вообще есть такой научный центр, который помогает анализировать различные решения и предложения с научной точки зрения.

7. Эксперты представили 400-страничный отчет с обзором доступных научных исследований по всем аспектам атомной энергетики – от добычи урана, его обогащения и изготовления топлива, эксплуатации и вывод АЭС из эксплуатации, до вопроса обращения с отходами и ядерным топливом при разных сценариях топливного цикла, а также влияние на здоровье людей как в штатных условиях, так и в случае серьезных аварий. Отчет в итоге состоит из двух частей: сравнения экологических аспектов различных видов генерации, и отдельно из подробного анализа обращения с радиоактивными отходами.

8. Общие выводы такие. По удельным выбросам загрязняющих веществ за жизненный цикл, а кроме CO2 это и оксиды азота и серы, твердые частицы PM2.5 (ответственны за миллионы смертей в год по данным ВОЗ) и всякая канцерогенная органика типа бензола и формальдегидов, атомная энергетика сопоставима, а по ряду параметров и лучше ветровой и солнечной.

В плане образования химически-опасных отходов и загрязнения водоемов (закисление, сброс соединений азота и фосфора) АЭС гораздо чище ветровой и солнечной энергетики.

9. АЭС в меньшей степени влияют на экосистемы и биоразнообразие, чем солнечные и ветровые электростанции, т.к. требуют гораздо меньшего изменения земной поверхности. И речь не только о месте, занимаемом станциями сопоставимой мощности, но о всей цепочке добычи ресурсов и утилизации отходов.

Кстати, удельная потребность в добыче ресурсов для АЭС тоже гораздо меньше, чем для ветровой и солнечной энергетики. Все это следствия самой большой концентрации атомной энергии из всех существующих видов энергии. По крайней мере в сотни тысяч раз выше, чем химической.

10. Но как и у любой технологии, кроме плюсов у атома есть и минусы. В плане теплового загрязнения и потребления водных ресурсов атомная энергетика уступает фотовольтаике (солнечным панелям) и ветроэнергетике, и сопоставима с воздействием концентрационной тепловой солнечной энергетики (это когда тепло солнца собирается зеркалами), угольной и гидроэнергетики. Поэтому требуется подбор площадок, технологии (пруд-охладитель, прямоточное охлаждение, градирни и пр.) и внимание к этому аспекту, чтобы минимизировать его негативные эффекты. В этом плане наименьшее негативное воздействие получается при расположении АЭС на морском берегу, где их обычно и стараются размещать.

11. Что же касается радиоактивных отходов, то обзору практики и теории обращения с ними и их захоронения посвящена большая часть доклада и вердикт тут однозначный – да, это важная проблема, но существующие решения, как по поверхностному хранению низкоактивных отходов (частично об этом я писал отдельную статью), так и по подземному захоронению высокоактивных отходов в природных формациях (и об этом я писал отдельную статью, применительно к тому что делается в России), позволяют обращаться с ними безопасно и без вреда людям и окружающей среде.

Отмечено, что существует «широкий научно-технический консенсус» относительно возможности безопасного захоронения отходов. И отдельно подчеркнуто, что в Таксономии уже одобрены технологии подземного захоронения СO2, базирующиеся на тех же научных данных и похожих нормах регулирования, что и захоронение радиоактивных отходов.

12. Что касается радиационного воздействия на человека, то оно пренебрежимо мало. Дополнительное облучение, вызванное всем жизненным циклом АЭС, составляет не более 1/10000 от обычной дозы, получаемой людьми от природных источников. Это эквивалент употребления двух бананов в год. Один банан – это доза в 0,1 мкЗв за счет содержащегося в нем природного изотопа калий-40.

13. Но это все были в основном отдельные показатели воздействия по разным факторам или элементам окружающей среды. В чем-то АЭС лучше, в чем-то сопоставимы, а в чем-то хуже других видов генерации. При этом ни один из показателей для АЭС не является запретительным по критерию DNSH (Does not significantly harm). Но чтобы оценить суммарное негативное воздействие на здоровье человека разные виды генерации сравнивают по величине удельной преждевременной смертности или потерянных лет жизни на единицу выработанного электричества. И по этим показателям АЭС уступают только гидроэнергетике, сопоставимы с ветровой и превосходят солнечную генерацию. Ну и само собой, самые опасные в этом плане все виды сжигаемого топлива, особенно уголь, поскольку его выбросы реально убивают миллионы людей каждый год. Не говоря уже о их влиянии на климат.

14. Что касается аварий и серьезных инцидентов. Тут есть два показателя. Первый – это максимальное число жертв при крупной аварии. Для АЭС оно сопоставимо с гидроэнергетикой или крупными авариями в нефтяной индустрии и оценивается в 30000 человек в случае крупной аварии. Причем, если для гидроэнергетики это исторические цифры реальных аварий (см. дамба Баньцяо, Китай, 1975 г.), то для АЭС это величина расчетная, поскольку суммарное число жертв крупнейших аварий на АЭС - Чернобыля и Фукусимы, по оценкам ВОЗ, порядка 5000 человек [6,7].

Авторы отчета подчеркивают, что для общественного восприятия куда страшнее редкие (в случае АЭС – очень редкие) но серьезные аварии, чем частые, но менее фатальные события. Однако статистика показывает, что же на самом деле больше убивает. В этом смысле важнее второй показатель.

15. Второй показатель – это удельная смертность от аварий на единицу произведенного электричества (fatality rate – см. картинку выше). По этому показателю АЭС второго поколения, составляющих основу текущего парка АЭС, лучше любого сжигаемого топлива и гидроэнергетики, сопоставимы с ветрогенерацией, и уступают лишь солнечной генерации. АЭС третьего поколения, которые строятся последние 10 лет и спроектированы с учетом опыта крупных аварий как раз с особым вниманием к локализации их последствий, превосходят по этому показателю все виды генерации.

Т.е. это означает, что даже с учетом жертв Чернобыля и Фукусимы, удельная смертность от атомной энергетики сопоставима с включенными в Таксономию ветровой и солнечной генерацией и гораздо меньше, чем у станций на ископаемом топливе.

Более того, даже безаварийное сжигание ископаемых топлив приводит к тому, что ежегодно только в Европе 400 тыс. человек умирают из-за загрязнения воздуха. АЭС же за счет сокращения выбросов за всю историю «спасли» около 1,8 млн человек [8] – т.е. куда больше, чем ветряки и солнце.

16. Отдельно поясню, что отчет касается именно экологических аспектов и не касается экономики. Задача отчета – дать экспертам Еврокомиссии рекомендации и критерии для включения или невключения отдельных аспектов атомной энергетики в механизмы поддержки Таксономии. Будут ли потом этой поддержкой пользоваться частные или государственные инвесторы – это дело инвесторов. Тем не менее, в части сравнения с другими видами генерации есть в отчете и экономический показатель LCOE, т.е. усредненной по пожизненному циклу показатель себестоимости электроэнергии.

Так вот, себестоимость атомного электричества существующих АЭС в Европе к 2030-му году будет самая низкая в сравнении с любыми другими видами генерации, а если говорить о новых энергоблоках, то она будет немного дороже солнечных и ветровых, но вполне конкурентоспособна и сопоставима с газовыми станциями.

17. Общие выводы отчета – атомная энергетика отлично помогает смягчать последствия изменения климата, при этом не выявлено никаких научно-обоснованных доказательств, что она наносит больший ущерб здоровью людей или окружающей среде, чем другие виды генерации электроэнергии, уже включенные в Таксономию.

18. Что дальше? Теперь этот отчет будут еще 2 месяца изучать в двух других экспертных группах Еврокомиссии (по радиационной защите и по здоровью). В итоге Таксономию должны быть внесены поправки, расширяющие список включенных в нее технологий, к которым были вопросы ранее. Кроме атома идут споры и по природному газу, как переходному топливу от угля, и по некоторым технологиям в сельском хозяйстве, биоэнергии и т.д. Вопрос о включении или невключении в Таксономию атомной энергии остается открытым. Хотя что тут может быть непонятно после такого отчета...

19. Реакция. Европейский Гринпис уже ожидаемо заявил [9], что эксперты, написавшие отчет, связаны с атомной отраслью и необъективны, а Еврокомиссии надо прислушаться к мнению общественности. Атомная отрасль, конечно, отнеслась к отчету очень позитивно, и представители разных атомных ассоциаций и организаций предлагают не затягивать с включением атомной энергетики в Таксономию. Высказываются даже мнения, что после такого отчета хорошо бы и Германии пересмотреть свое отношение к атому.

20. Примерно в то же время, в конце марта, лидеры 7 европейских стран – Франции, Чехии, Венгрии, Польши, Румынии, Словакии и Словении, отправили в Еврокомиссию коллективное письмо [10] с призывом включить атомную энергетику в Таксономию и перестать ее дискредитировать и притеснять. Аргументы политиков более приземленные, типа она не только помогает в борьбе с климатическими изменениями и сокращении выбросов, но и важна для экономики, что логично, т.к. все эти страны либо имеют развитую атомную энергетику, либо планируют ее развивать.

21. Кроме того, в конце марта в Еврокомиссию направили открытое письмо и 46 некоммерческих организаций из 18 стран (в т.ч. из Германии, Австрии и Италии, правительства которых отказываются или отказались от атома) с тем же призывом - принять усилия по поддержке всех низкоуглеродных источников, помогающих бороться с изменениями климата, включая атомную энергетику, которая уже много лет вносит в эту борьбу самый большой вклад. Собственно, это тоже голос общественности, к которому призывает прислушаться Гринпис. Ссылка на письмо - [12].

22. А на днях еще и в Германии аудит их счетной палаты показал [11], что их энергопереход и отказ от атома не так однозначно хорош (дорог и небезопасен), как могло показаться раньше.

23. Короче, весьма увлекательно следить за Европой, в которой вопрос атомной энергетики стоит так вот остро и неоднозначно и вокруг которого ломается так много копий. Хочется, конечно, надеяться, что в итоге решения будут приниматься на основании научных исследований и прозрачного анализа, а не из популистских и политических соображений. Какими бы в итоге эти решения не были. Споры спорами, но климат, окружающая среда и умирающие от загрязнений люди ждать не будут.

PS: Подписывайтесь на мой youtube-канал об атомной энергетике и ядерных технологиях.

Список источников:

1. Лекция об изменении климата Алексея Екайкина

2. European Green Deal

3. EU Taxonomy Regulation

4. Собственно тот самый отчет JRS

5. Eurostat Energy data

6. ВОЗ о количестве жертв Чернобыля

7. Моя статья о последствий аварии на АЭС Фукусима, в т.ч. количество жертв.

8. Оценка числа спасенных жизней благодаря АЭС - Prevented Mortality and Greenhouse Gas Emissions from Historical and Projected Nuclear Power Pushker A. Kharecha* and James E. Hansen

9. Заявление Гринпис по поводу отчета и его критика.

10. Письмо лидеров 7 стран в главе ЕС в поддержку атомной энергетики.

11. Критика Энергоперехода Германии по результатам правительственного аудита.

12. Письмо главе Еврокомиссии от 46 НКО со всего мира в поддержку атома и включения его в Таксономию.

PPS: статья изначально написала мной для блога компании ITSOFT на Хабре. Ссылка на первоисточник.

https://nucl0id.livejournal.com/365221.html

https://nucl0id.livejournal.com/364946.html

11 марта 2011 года у побережья Японии произошло крупнейшее в истории страны Великое восточно-японское землетрясение и вызванное им цунами. В результате погибло и пропало без вести почти 20 тысяч человек, было разрушено около миллиона домов, около полумиллиона человек были вынуждены эвакуироваться.

Но для многих главным событием тех дней стала авария на АЭС Фукусима-Дайичи, крупнейшая авария на атомной станции после Чернобыльской катастрофы. Цунами обесточило станцию, вызвало перегрев реакторов и последовавшие за ним взрывы трех энергоблоков в течение 12-15 марта. Как физик-ядерщик я наблюдал за событиями тех дней, переживая за людей в Японии и коллег по отрасли на станции. Многое уже написано о причинах аварии и событиях тех дней. Но в своей статье я хочу рассказать не об этом, а о последствиях аварии — для людей, окружающей среды и мировой атомной отрасли, и о том что сделано за эти 10 лет. Сама статья под катом, а ниже - ее видеоверсия на моем youtube-канале о радиации о ядерных технологиях. Можете подписаться на него чтобы поддержать его развитие:




1. Выброс, загрязнение территории и океана

Основные выбросы радиоактивных веществ произошли в первые две недели аварии. Они начались через сутки после цунами и обесточивания АЭС, и были связаны с последовательными взрывами на блоках №1 (12 марта), №3 (14-го) и №4 (15-го). При этом до 15 марта выброс шел в сторону моря. Туда же сливалась вода, направляемая для охлаждения реакторов. Поэтому до 80% выбросов с АЭС Фукусима попали в океан, а не на сушу.

В отличие от Чернобыля, на Фукусиме были разрушены 3 реактора, а не один. Однако их активные зоны не взрывались, поэтому в выбросах практически не было трансурановых элементов и частичек топлива, а были в основном летучие компоненты и благородные газы. Главные из них с точки зрения угрозы здоровью – это йод (в основном I-131) и цезий (в основном Cs-137). Первый имеет период полураспада всего 8 суток и опасен на ранних стадиях аварии. Второй имеет период полураспада 30 лет и определяет длительные загрязнения. Суммарный выброс I-131 (до 200 ПБк) и Cs-137 (до 16 ПБк) составили около 10-15% от чернобыльских выбросов.

Основное загрязнение территории – это след выпадений на северо-запад от АЭС на расстоянии около 40 км. При этом площадь территории с загрязнением более 185 кБк/м2 (или 5 Ки/км2) составила в 2011 году около 1700 км2 — 6% от площади загрязнения такого же уровня после Чернобыля). Из них 75% — леса, около 20% — сельхозугодия и 5% — территории населенных пунктов. К 2014-му площади такого загрязнения сократились до 600 км2.


Плотность выпадения радиоцезия (134-го и 137-го примерно пополам).

Выбросы Cs-137 в океан через атмосферу оцениваются в 5-8 ПБк. (Отчет МАГАТЭ, стр 38), и еще от 1 до 6 ПБк Cs-137 попало в океан путем прямых сбросов с территории станции во время аварии.

Но тут важно помнить, что цезий в океане был и до Фукусимы. Это искусственный радионуклид, но "благодаря" атмосферным испытаниям ядерного оружия (частично я об этом писал в прошлой статье про ядерное разоружение), в мировом океане его скопилось уже более около 300 ПБк. А конкретно в северной части Тихого океана — около 70 ПБ, т.е. минимум в 5 раз больше, чем добавила Фукусима.


Моделирование распространения Cs-137 от АЭС в океане. Видно, как быстро океан его разбавляет.

На схеме выше видно, что сброшенный Cs-137 довольно быстро разбавился до концентраций 1 Бк/м3 и ниже. Доаварийный уровень содержания Cs-137 в морской воде был около 3 Бк/м3. Для сравнения, норматив для питьевой воды по требованиям Всемирной организации здравоохранения в 3000 раз выше – до 10000 Бк/м3 (10 Бк/л). Так что следы фукусимского цезия, конечно, с хорошими приборами можно обнаружить и у берегов США, но опасность для здоровья людей он не представляет.

Впрочем, цезий может накапливаться в рыбе. Поэтому поначалу рыболовство в районе АЭС вообще было запрещено, а потом вся продукция подвергалась тщательному контролю. Хотя цунами и без того нанесло ущерб рыбакам, уничтожив 10% от всех рыболовных судов Японии. Однако уровень содержания цезия в образцах рыбы с годами снижался. Если после аварии до 57% отобранных проб показывали превышение японских нормативов в 100 Бк Cs-137 на килограмм сырого веса рыбы, то уже с апреля 2015-го таких превышений не обнаружено (см. статью и картинку из нее ниже), а в большинстве образцов содержание цезия было ниже 5 Бк/кг. При этом рекомендации ВОЗ по содержанию цезия в еде, даже для детей – до 1000 Бк/кг. Поэтому ограничения на вылов рыбы в префектуре в итоге были полностью сняты.


Результаты мониторинга содержания Cs-137 в рыбе из префектуры Фукусима по годам. ND - предел обнаружения, равен 5 Бк/кг

Но все эти цифры как обычно не сильно важны широкой общественности, поскольку до сих пор в отношении всей продукции из префектуры Фукусима существуют опасения как внутри Японии, так и за рубежом. До 10% японцев до сих пор предпочитают не покупать продукты из префектуры Фукусима. А в 6 странах до сих пор запрещен импорт продуктов из Японии, еще в 9 они проходят проверку. Хотя 39 стран сняли введенные ранее ограничения. Вылов морепродуктов в префектуре пока восстановился лишь на 12% от доаварийного.

2. Жертвы и пострадавшие

В первые дни после аварии были эвакуированы жители в радиусе 20 км вокруг АЭС, а затем дополнительно и жители загрязненных районов вне этого участка. Все они находятся внутри префектуры Фукусима. Всего же из префектуры с населением 1,8 млн человек по всем причинам, из-за цунами, землетрясения и аварии на АЭС, было эвакуировано 164 тыс. человек. По всей же Японии суммарно было эвакуировано 470 тыс. человек в трех провинциях. Постепенно территории очищали и восстанавливали. На сегодняшний момент около 130 тыс. эвакуированных в провинции Фукусима уже вернулись обратно.


Зоны эвакуации (цветные) вокруг АЭС Фукусима на 2017 год. Зоны "в горошек" возвращены к использованию

При этом сам процесс эвакуации — штука не только сложная, но и опасная. Во время самого цунами в префектуре Фукусима погибли 1829 человек. Но еще 2259 жертв относят к так называемым связанным с катастрофой смертям – это погибшие позже из-за стресса или медицинских осложнений, вызванных эвакуацией. В основном это пожилые люди и/или пациенты больниц. При этом 573 случаев из них связывают с эвакуацией из-за аварии на АЭС. В некотором смысле эвакуация убила больше людей, чем сама авария и риск облучения. А он на самом деле был не так уж и велик.

По различным оценкам, включая данные Всемирной организации здравоохранения, эвакуированные в первые дни после аварии могли получить дозы до 6 мЗв, эвакуированные позже — до 10 мЗв. Это для взрослых и это консервативные оценки. Для детей оценка дозы в два раза выше. При этом дозы от природных источников в Японии составляют около 2,1 мЗв/год, и еще столько же от медицинских процедур. Т.е. средний японец и без всякой Фукусимы получает около 4 мЗв в год или порядка 200-300 мЗв за всю жизнь. Кстати, критерием для отселения территорий была величина дополнительной дозы в размере 20 мЗв, получаемая при проживании на ней в течении жизни.

Таким образом, радиационное воздействие от аварии на население получилось небольшое, сопоставимое с обычными дозами от природных источников. До сих пор, даже спустя 10 лет многочисленных исследований, как отмечается в свежем отчете Научного комитета по действию атомной радиации ООН, нет никаких свидетельств наличия негативных последствий для здоровья жителей префектуры Фукусима, связанных с радиационным воздействием от аварии.

А что с ликвидаторами? Среди рабочих и сотрудников АЭС во время прихода цунами на станцию 11 марта погибли двое рабочих. Однако из-за облучения никто во время аварии не погиб. Так же не было ни одного случая заболевания лучевой болезнью. Для сравнения, в Чернобыле 28 человек погибли от переоблучения в первые же недели, более 130 получили лучевую болезнь.

Из около 25 тыс. работников компании TEPCO (оператора АЭС Фукусима-Дайичи) и подрядных организаций, занимавшихся ликвидацией последствий аварии, средние полученные дозы составили 12 мЗв (UNSCEAR 2013 Report, стр 2018). 173 человека получили дозы более 100 мЗв, шестеро — более 250 мЗв (норматив для чернобыльцев в первые годы аварии) до 680 мЗв. Но и эти дозы ниже уровней, представляющих непосредственную угрозу здоровью в виде детерминированных эффектов или начала лучевой болезни (от 1000 мЗв).

За всеми работниками ведется наблюдение и регулярные медосмотры. Однако ожидается, что как и для населения, среди ликвидаторов статистически не удастся выявить повышение частоты рака над обычным уровнем из-за малой выборки и низких доз (ВОЗ). А в каждом конкретном случае отличить радиационно-индуцированный рак от спонтанного невозможно. Тем не менее, специальная комиссия рассматривает случаи возникновения заболеваний среди ликвидаторов для определения связи их с облучением и выделения компенсаций. Связанными с облучением уже признаны три случая заболевания лейкемией. В 2018 году был признан первый связанный с аварийным облучением смертельный случай от рака легкого. Впрочем, сторонними экспертами связь его с облучением ставится под сомнение.

3. Площадка АЭС и проблемы с радиоактивной водой

На самой станции активно идут работы по подготовке АЭС к выводу из эксплуатации. В 2014-м году было выгружено топливо из аварийного блока №4, а буквально пару недель назад, 28 февраля, была завершена выгрузка топлива из бассейна выдержки на блоке №3. Как это делали лучше посмотреть в этом ролике:



К 2028 году планируется выгрузить и разместить в безопасном хранилище топливо из остальных блоков. Но несмотря на уникальность операции по извлечению топлива из аварийных блоков, это все же событие более интересное для специалистов. Как и обращение с твердыми отходами, образующимися при очистке загрязненных территорий вне и на станции. Хотя это и серьезная по масштабам задача, но опыт и технологии для ее решения имеются. К 2028 году все их планируют переработать и разместить в специализированных хранилищах. Так что не буду перегружать статью их описанием.

Но вот главная проблема вокруг Фукусимы, которая волнует общественность в последние годы и которая весьма специфична для этой аварии — это обращение более чем с миллионом тонн загрязненной воды, накопленной на площадке АЭС. И волнует она общественность потому, что ее предполагается слить в океан.

Очень хорошее и понятное описание процесса образования этой воды уже сделал Валентин Гибалов (tnenergy), рекомендую почитать его статью на хабре "Водные преграды TEPCO".


Фото площадки АЭС Фукусима Дайчи, 2015 г. 4 энергоблока внизу, а в середине кадра видны многочисленные баки для хранения загрязненной воды.

Я лишь коротко поясню, что с самого начала аварии в марте 2011-го главной проблемой на АЭС Фукусима-Дайичи было охлаждение реакторов. Его недостаток из-за обесточивания станции, вызванного цунами, привел к расплавлению топлива в трех реакторах, образованию водорода и взрыву гермооболочек трех энергоблоков. Для охлаждения реакторов в них и заливали воду, сначала морскую, а затем пресную. Но из-за негерметичности конструкций в разрушенные здания постоянно подтекает грунтовая вода, стекающая через площадку АЭС в сторону океана. Попадая в здания АЭС она загрязняется, поэтому ее приходится откачивать и очищать. Постепенно объем этой добавки удалось снизить с 540 м3 в сутки в 2014-м до около 140 м3 в сутки сейчас. К 2025 году ее собираются снизить до 100 м3/сутки. Но в итоге суммарный объем воды, прошедшей частичную очистку, только накапливался (см картинку ниже отсюда).


Текущая схема движения воды на АЭС. Видно что грунтовые воды проходят станцию и многочисленные барьеры на пути к океану, но улавливаются во многих местах и направляются в систему очистки и хранения.

В результате, к текущему моменту на площадке АЭС накоплено более 1 200 000 м3, собранных примерно в 1000 контейнерах. И ожидается, что к 2022 году места для хранения просто не останется. Эта вода прошла многоступенчатую очистку, благодаря чему из нее удалены 62 вида радионуклидов. 30% ее даже уже отвечают всем нормативам (кроме содержания трития). Но 70% имеют превышения по некоторым нуклидам и помимо трития.

Что такое тритий? Это изотоп водорода, т.е. этот тот же атом водорода, но с парой лишних нейтронов в ядре. Поэтому он не накапливается в организме или в каком-то органе, а участвует в обмене веществ как и водород, в основном в составе воды. Он радиоактивен, но не сильно. Это мягкий бета-излучатель, поэтому его излучение еще и экранируется окружающей водой. А несмотря на период полураспада в 12,3 года, его период полувыведения из организма всего 10 дней. Поэтому тритий гораздо менее опасен для организма чем, например, цезий-137. Это видно и по рекомендациям ВОЗ по допустимому содержанию трития в питьевой воде в 10 000 Бк/л, в то время как у цезия-137 оно всего 10 Бк/л.

К тому же тритий — это природный радионуклид. Ежегодно под действием солнечных и космических лучей его на Земле образуется 70 000 ТБк. А общий запас трития в хранилищах на Фукусиме — 860 ТБк, т.е. менее 1% этой величины, и это накоплено за 10 лет.

При этом среднее содержания трития в воде хранилищ Фукусимы около 700 000 Бк/л, в 11 раз выше требований японских регуляторов для сброса в океан – 60 000 Бк/л. Выше норматива для питьевой воды, но ниже отнесения к радиоактивным отходам (1 млн. Бк/л). Такое требование регулятора появилось не на пустом месте. Оно действовало и до аварии. На самом деле сброс трития делают все АЭС в штатном режиме – в допустимых регуляторами пределах, которые рассчитываются исходя из минимальной дозовой нагрузки на окружающую среду и людей.

Поэтому та же АЭС Фукусима-Дайичи в 2010 году, до аварии, спокойно сливала в океан суммарно около 2,2 ТБк воды с тритием. При том что регулятор разрешал в 10 раз больше — 22 ТБк в год. Если сбросить весь объем воды с тритием Фукусимы за один год то это даст дозу для местных жителей в 0,8 мкЗв. Это доза, которую они получают от природных источников за 3 часа. Такую же дозу можно получить просто съев 8 обыкновенных бананов.

И такие штатные сбросы осуществляют все АЭС — от десятых долей до сотен ТБк в год. А перерабатывающие заводы и того больше. Вот лишь некоторые примеры объемов сбросов для АЭС и заводов:


Примеры годовых сбросов (liquid) трития различных АЭС и заводов по переработке ядерного топлива.

Поэтому если бы Фукусима сливала по те же 22 ТБк в год, как разрешал регулятор до аварии без всяких угроз для населения, то от запасов трития можно было бы избавиться за 40 лет. С учетом того что после аварии все АЭС Японии были остановлены и сброс трития с них прекратился — запасы трития на Фукусиме это лишь малая часть от того, что могло бы быть сброшено в океан у Японии по всем нормативам за эти 10 лет.

Похожая же история и с углеродом-14 (C-14). Гринпис рассказывает о нем страшное, как и про тритий – что он может изменить человеческую ДНК. Но дело как обычно в цифрах, поскольку риск мутаций связан с дозой, а значит с количеством радионуклида, попавшего в организм, а не с самим фактом его попадания. На самом деле он в нас с самого рождения, и даже с зачатия. В теле 70-кг человека содержится около 3000 Бк C-14. Т.е. каждую секунду в нашем теле распадается с испусканием бета-частиц 3000 атомов углерода-14. Всю жизнь. Что дает нам прибавку по 10 мкЗв в год. Но больший вклад дает другой природный нуклид – калий-40, которого в каждом из нас по 5000 Бк, и от которого мы получаем более 200 мкЗв в год.


Заголовки CNN по поводу возможного сброса воды с Фукусимы: Гринпис беспокоится о том что сброс воды с Фукусимы может изменить человеческую ДНК

Но вернемся к фукусимским цифрам. Содержание C-14 в воде хранилищ от 2 до 220 Бк/л. Норматив ВОЗ для питьевой воды — 100 Бк/л. Ну т.е. это не всегда питьевая вода, но явно всегда ниже нормативов для сброса в океан. Но даже если в течение года ежедневно пить по 2 л воды с 220 Бк/л С-14, вы получите максимум 100 мкЗв, что ниже, чем вы получаете от содержащегося в организме калия-40. Общее же содержание C-14 в хранилищах Фукусимы называется в 63,6 ГБк. В атмосфере Земли благодаря космическому излучению такое количество C-14 синтезируется (считай - сбрасывается для изменения человеческой ДНК) каждые 40 минут.

Впрочем, это все рассуждения о средних величинах. Как показано выше, воды имеют разный состав, и помимо трития отвечают критериям для сброса лишь 30% их объема. В остальных есть и другие радионуклиды, превышающие нормативы.


Распределение объемов накопленной воды по уровню соответствия их критериям для сброса (не включая тритий). Данные на март 2019.

Поэтому выбор не стоит между необходимостью резко слить миллион тонн воды в океан или этого не делать. Нужен дифференцированный подход к водам разного состава. Грубо говоря – для наиболее чистых, которых больше всего по объему, можно рассматривать вариант контролируемого сброса, растянутого по времени для освобождения емкостей, с обоснованием безопасности процесса. А более грязные нужно доочищать, либо искать иные способы утилизации. В отчете TEPCO в прошлом году они рассматриваются — это может быть выпаривание, электролиз или закачки в геологические формации. Кстати, опыт последнего имеется у России, я писал о нем отдельную статью — ссылка. Но насколько я понимаю, в приоритете (см платы METI) все же вариант доочистки вод от всех радионуклидов, а затем разбавление для выполнения нормативов по тритию и сброс.

Так что в целом, проблема сброса вод в техническом плане несколько сложнее чем представляется публике, но в большей степени носит политический характер. Так что дело за регуляторами и решением правительства Японии. Ну и грамотностью населения.

UPD: Пока я переносил сюда статью, правительстов Япони таки приняло решение о том что делать с водой. И... это именно ожидаемое решение о сливе в океан. Причем, перед сбросом воду будут разбавлять до 1500 Бк/л по тритию, что в 7 раз ниже норматива для питьевой воды и в 40 раз ниже требований для сброса воды в океан. Годовые же суммарные допустимые сбросы трития остантуся такие же, как были для АЭС Фукусима Дайичи до аварии - до 22 ТБк/год. МАГАТЭ уже приветствовало это решение как разумное и безопасное.

4. Последствия для экономики и энергетики Японии

Общие затраты Японии на ликвидацию последствий аварии на АЭС Фукусима-Дайичи по данным японского правительства могут составить около 188 млрд. долларов. Из них около 70 млрд $ — выплаты компенсаций, около 45 млрд. $ — расходы на очистку территорий и обращение с отходами. При этом вклад самой компании TEPCO составляет около 140 млрд.$, а других энергетических компаний — около 30 млрд $. Сама компания TEPCO чтобы избежать банкротства была вынуждена перейти под контроль государства.

Прямые экономические потери от землетрясения и цунами в 2011 году для Японии составили более 200-320 млрд. долларов, без учета ядерной аварии. Правда в тех же оценках потери от Фукусимы оценивались в 60-70 млрд, а потом выросли.

До аварии Япония обладала развитой атомной энергетикой — 54 энергоблока АЭС давали 30% всей электроэнергии. Планировалось к 2030 году довести эту долю до 50%. Но после аварии все АЭС были остановлены до проведения проверок, стресс-тестов, модернизации с повышением безопасности и получения разрешения на перезапуск от местных жителей. Около 20 энергоблоков были окончательно выведены из эксплуатации. Действующее правительство хотело вообще пойти на отказ от атомной энергетики, но в итоге проиграло выборы.

Возникший дефицит электроэнергии в 2011 году (до 40%!) перекроил энергетику Японии, и без того бедную на ресурсы, на большее использование завозного угля, газа и нефти. Сейчас Япония является крупнейшим в мире импортером сжиженного природного газа, потребляя его больше, чем вся Европа целиком. К 2015 году доля сжигаемого топлива в энергобалансе Японии выросла до 88% по сравнению с 62% в 2011, а затраты на топливо после закрытия АЭС выросли в полтора раза. Несмотря на усилия по развитию возобновляемой энергетики, ни она, ни импорт зарубежного топлива пока не очень выгодны ни с экономической точки зрения, ни с точки зрения сокращения выбросов и достижения цели углеродной нейтральности экономики к 2050 году.

Утвержденный в 2015 году план развития энергетики Японии предполагает восстановление доли атома до 20-22% к 2030 году. Для этого надо будет запустить в работу оставшиеся 33 энергоблока и построить новые. С 2013 года энергоблоки стали перезапускать и сейчас работают уже 9 из них, вырабатывая 6% электроэнергии Японии.


Динамика различных источников электроэнергии в Японии. После 2011 года атом резко упал и его заменили уголь и газ.

5. Последствия для мировой атомной энергетики

Помимо Японии, другие страны имеющие АЭС тоже провели их стресс-тесты по переоценке безопасности и устойчивости на случай природных катастроф. В России в том числе. Даже на ближайшей ко мне Белоярской АЭС на всякий случай установили дополнительные мобильные генераторы (их отсутствие на Фукусиме повлияло на ход аварии), хотя до ближайшего океана почти полторы тысячи километров.

Из атомных технологий, на которые повлияла авария, можно наверно выделить три. Это большее внимание к разработкам толерантного топлива - менее склонного к пароциркониевой реакции при авариях с потерей охлаждения. Именно из-за такой реакции образовывался водород на энергоблоках Фукусимы, а затем взрывался. Впрочем, по борьбе с ним есть много других направлений, например специальные дожигатели водорода, которые ставятся в реакторных залах новых российских энергоблоков. Второе направление – малые модульные реакторы с повышенной безопасностью. Но и они развивались до Фукусимы. Третье направление – ионоселективная сорбция для очистки жидких радиоактивных отходов. Это то, чем очищают воду на Фукусиме и это реально сильно выстрелившее направление за последние годы. Сам в нем успел поработать. Но в целом атомная отрасль очень консервативна, так что технологические изменения тут идут медленно.

Ряд стран вроде Германии и Бельгии ускорили свои планы по отказу от атомной энергетики, которые у них были и до 2011 года. Крупные атомные страны, США, Великобритания, Франция, Россия, а так же Финляндия, Чехия, Венгрия, рассматривают атомную энергетику как важную часть своей будущей низкоуглеродной экономики и не собираются от нее отказываться. Бурными темпами строит АЭС Китай, планируя в ближайшие 5 лет увеличить мощности АЭС с 50 до 70 ГВт. За последние 10 лет построили у себя первые АЭС Объединенные Арабские Эмираты, Белоруссия, строят Бангладеш, Турция, планирует строить Польша. Пожалуй единственной страной, политику которой Фукусима развернула, стала Италия. После Чернобыля она свернула свою атомную энергетику, но перед Фукусимой планировала ее восстановить. После аварии эти планы отложили.

Несмотря на спад атомной генерации в Японии, мировое производство электричества на АЭС уже вернулось на дофукусимский уровень.


Производство электроэнергии на АЭС мира по регионам.

Так что в гораздо большей степени, чем авария на АЭС Фукусима, на развитие атомной отрасли в мире влияют экономические факторы, доступность ресурсов и климатические соображения.

Ну а я надеюсь что мифов, заблуждений и страхов, связанных с этой аварией, по крайней мере у прочитавших мою статью, будет чуть меньше.

А в конце хочу напомнить, что даже с учетом жертв Фукусимы и Чернобыля, атомная энергетика остается одной из наиболее безопасных форм производства электроэнергии:




PS: Оригинал статьи написан для блога компании ITSOFT на Хабре. При перепечатке ссылка на первоисточник обязательна.

Ссылки и источники:
1. Доклад МАГАТЭ по Фукусиме
2. Сайт префектуры Фукусима с описанием мер по реабилитации (ссылка) и презентация.
3. Why The Cancer Death Of A Fukushima Worker Was Likely Not Due To Fukushima (Forbes, 2018)
4. It's Really OK If Japan Dumps Radioactive Fukushima Water Into The Ocean (Forbes, 2019)
5. Comparison of the Chernobyl and Fukushima nuclear accidents: A review of the environmental impacts
6. Обновление данных по Фукусиме на сайте МАГАТЭ
7. Отчет TEPCO по сбросу воды "The Subcommittee on Handling of the ALPS Treated Water Report"
8. Current Status of Fukushima Daiichi Nuclear Power Station. April 2020 (презентация японского правительства)
9. Доклад NEA о последствиях для отрасли, 2017 г.
10. IAEA: Nuclear Power 10 Years After Fukushima: The Long Road Back

https://nucl0id.livejournal.com/364771.html

Тут Reuters пишет, что Federal audit office Германии (типа счетная палата?) провела аудит их Энергоперехода, т.е. развития возобновляемых источников энергии и отказ от АЭС и угля.

Ругаются, что все это очень дорого обходится, небезопасно и снижает конкурентоспособность экономики. Типа Энергопереход оплачивается за счет повышенных платежей населения за электроэнергию, которая уже на 43% дороже, чем в среднем в ЕС.

При этом ряд энергоемких предприятий химической и сталелитейной промышленности частично освобождены от выплат для поддержки солнечной и ветровой генерации (поддержка конкурентоспособности?).
А для обеспечения надежности энергосети и расширения возможностей межграничных перетоков (сопутствующие требования для альтернативной энергетики) надо до 2030 года вложить в инфраструктуру еще около 100 млрд долларов.

Отчет описывает подход правительства и министерства экономики по энергопереходу как «слишком оптимистичный», а его предположения как «отчасти неправдоподобные».

Впрочем, целиком отчет Federal audit office пока не опубликован. Так что надо потом смотреть его полностью, а не судить пока по выжимкам журналистов.

Но в целом любопытно, дискуссия у них там. Обсуждение, споры ветвей власти, выборы на носу. Жизнь, короче.

https://nucl0id.livejournal.com/364426.html

Удивительное рядом. Три дня назад в США старшеклассник принес в школу антикварную тарелку с ураном чтобы показать, как на нее реагирует счетчик Гейгера. Школу в результате эвакуировали.



Школьник видимо увлекается наукой и получил на рождество в подарок счетчик Гейгера. В семье была антикварная керамическая глазурованная посуда, содержащая оксид урана в качестве красителя. Такие делали в середине 20-го века. Счетчик на нее реагирует, конечно. Этот любопытный факт школьник и решил показать учителям и ученикам.

На самом деле такие тарелки не представляют угрозы и не относятся к опасным материалам, хотя уже и не выпускаются. Если с нее есть каждый день, то, конечно, можно получить дозу выше обычной. Однако ничего опасного в этом нет, и подобная посуда вместе с другими слаборадиоактивными предметами часто используется как раз в демонстрационных образовательных целях. Вот, например, тут в конце ролика такая тарелочка.

Но в школе порыв ученика не оценили. Не знаю кто поднял тревогу, но были вызваны пожарные, полиция, прокуратура и специальная окружная группа по работе с опасными материалами. Журналисты давали кадры сьемки с вертолета с пометкой Breaking NEWS. Всех эвакуировали на школьный стадион, хотя потом быстро всех вернули. Никто, естественно, не пострадал.

Интересно, что сейчас собираются подписи под открытым письмом на имя директора школы и местного прокурора с пояснением ситуации и просьбой не наказывать парня, у которого явно есть интерес к науке. Типа нам нужна талантливая молодежь, надо ее поддерживать и все такое. Письмо подписали уже около сотни ученых, инженеров и студентов ядерных специальностей не только из США но из-за границы.

Я бы наверно тоже подписал, но боюсь что подпись человека из России под письмом оправдывающим доставку радиоактивных материалов в американские школы не так поймут)

PS: Ладно, ок, тоже подписал.

https://nucl0id.livejournal.com/364102.html

Тут рекордные атомные итоги подогнали. АЭС России уже много лет подряд вырабатывают все больше и больше электроэнергии. Но в 2020-м был побит уже не российский, а абсолютный рекорд выработки еще советских времен.

По данным Росэнергоатома, пик производства атомного электричества в СССР пришелся на 1988 год - 215,67 млрд кВт*ч. Это с учетом работы 47 энергоблоков в нескольких республиках. Кроме России это Украина (13 блоков, в т.ч. три на Чернобыльской АЭС, перезапущенных после аварии 1986 года) + Литва с двумя мощнейшими в СССР реакторами РБМК-1500 + Армения с двумя ВВЭР-440 + Казахстан с тогда еще работающим БН-350.

А в 2020-м году Россия с всего 37 энергоблоками выдала чуть больше чем СССР с 47-ю - 215,75 млрд кВт*ч. Это на 3,3% больше, чем в 2019. Еще и с учетом снижения общей энерговыработки в стране в прошлом году на 3%, доля атомного электричества в РФ, по моим подсчетам, в 2020-м таки впервые превысила 20%.

В принципе, это все вполне закономерно. Рост удельной выработки энергоблоков АЭС - это мировая тенденция. Модернизация + оптимизация работы дают рост коэффициента использования установленной мощности, + рост единичных мощностей новых энергоблоков, которые приходят на смену старым. Такие дела. Энергетика отрасль консервативная, но постепенные изменения на длинном отрезке времени дают ощутимые результаты.

https://nucl0id.livejournal.com/363950.html

Выступил тут в качестве приглашенного эксперта с пояснениями некоторых мифов о радиации для ролика Варламова. Я там появляюсь с 4:20. Своим каналом заниматься не получается (но вы подписывайтесь, там кое-что все же есть и еще будет), так что пока лишь выступаю иногда говорящей головой.

https://nucl0id.livejournal.com/363550.html

Прочитал тут на выходных книжку Уильяма Перри, бывшего главы минобороны США при Клинтоне. Это мемуары с уклоном в описание того, как он занимался вопросами ядерного разоружения в самом широком смысле. Ну т.е. он как человек, который занимался в том числе и развитием ядерного щита США, неплохо понимает какие угрозы эта штука несет и приложил немало усилий чтобы сократить ее со всех сторон. И на текущий момент ядерные арсеналы в несколько раз меньше, чем в самый разгар холодной войны.



Биография у Перри очень богатая. Он начинал еще технарем-аналитиком, составляя доклады по разведданным для Кеннеди во времена Карибского кризиса, а потом много поработал и в высокотехнологичном бизнесе в кремниевой долине и преподавая в Стенфорде и консультируя правительство. Будучи замом министра обороны по НИОКР при Картере внедрял высокотехнологичное вооружение в рамках «компенсационной стратегии». Это когда СССР обогнал США по числу ядерных боеголовок и ставка делалась на качественное превосходство в обычных вооружениях. Перри приложил немало усилий к внедрению стелс-технологий, GPS, связи и крылатых ракет.

При Перри-министре обороны в 1990-е реализовывалась крупнейшая программа по ликвидации ядерных арсеналов в странах бывшего СССР – Белоруссии, Украине и Казахстане. Украина какое-то время была третьей ядерной державой, имея на своей территории больше ядерных боеголовок чем Франция, Великобритания и Китай вместе взятые. Все это вывезли в Россию в обмен на гарантии сохранения границ, но они, как известно, были нарушены в 2014-м.

Про Россию много у Перри интересных личных воспоминаний. Он даже выступал в нашей Госдуме, запомнил Жириновского и четко описал его как редкого политикана, готового говорить что угодно в угоду моменту. В том числе по вопросам ядерной безопасности, где шутки плохи. В 2012-м Перри был на неофициальных переговорах в Москве и видел протесты после выборов Путина. Дважды в книге упоминается Киселевское «стереть в радиоактивный пепел». Короче, он там все неплохо про нас понимает.

В свои 90 Перри продолжает заниматься вопросами ядерного разоружения. Вместе с другими известными отставниками, включая Киссинджера и Шульца, пишет статьи, книги, организовал «Проект по ядерной безопасности». Конечно, идея полностью ликвидировать ядерное оружие в мире кажется нереальной или по крайней мере недостижимой в ближайшей перспективе, но если так цель не ставить, то к ней и не приблизиться. А даже двигаясь в эту сторону можно сделать много полезного.

Вообще, Перри очень много времени своей карьеры посвятил так называемой «дипломатии запасной дорожки», т.е. неофициальным переговорам даже с самыми непримиримыми оппонентами. И его опыт показывает, что результатов можно добиваться, если есть желании искать варианты решения. А любой компромисс закрывает дорогу радикалам с обеих сторон. Определенные успехи в снижении напряженности, к которым и Перри приложил руку, бывали и по Северной Корее, и у Израиля с арабами, и с Россией.

Помимо большого разоружения в 1990-е и многочисленных договоров о сокращениях, пик ядерной безопасности между США и Россией был при Медведеве и Обаме. Последний яро выступал за ядерное разоружение (помните Нобелевку?), и Байден тут будет продолжателем этой политики. Но потом мы скатились (Перри объективности ради анализирует и роль США в ухудшении отношений с российскими руководителями) в худшую со времен холодной войны ситуацию и новую гонку ядерных вооружений. Видимо он до сих пор занимается дипломатией запасной дорожки, т.к. в 2018-м снова был в Москве. В тот визит было записано вот это его интервью Познеру:



Короче, мир, и США в том числе, реально не очень понимает насколько реальна угроза случайного или преднамеренного ядерного конфликта, локального или глобального. И любое усиление ядерной гонки и бахвальство новыми ядерными штучками кратно увеличивает этот риск. Этим книга пугает. Но описанием того, как в прошлом подобные конфликты сглаживались и угрозы снижались, вселяет надежду что мы как-то и этот период переживем и все же двинемся в сторону снижения ядерных арсеналов, ну и смены мышления и повышения доверия.

https://nucl0id.livejournal.com/363293.html

Представьте, что у вас есть комбинат по производству оружейного плутония для ядерного оружия. Вы пытаетесь скорее создать это оружие и нарастить его объемы в условиях конкуренции сверхдержав, холодной войны и угрозы атомной бомбардировки. Только вот помимо плутония такой комбинат еще производит сотни тысяч кубометров жидких радиоактивных отходов в год. Куда их девать?

В СССР и США в начале атомной гонки их просто сливали в открытые водоемы. Это привело к загрязнению рек и образованию целых радиоактивных озер. Когда в СССР стали наращивать мощности и строить новые атомные комбинаты, пришлось искать иные подходы к утилизации отходов. И их нашли. Эта статья об истории подземного глубинного захоронения жидких отходов, которая до сих пор используется в России.


Макет пункта захоронения ЖРО на одном из трех подобных российских объектов.


Для создания атомного оружия в СССР построили несколько крупных комбинатов и закрытых городов на Урале и в Сибири. Вместе с производством ядерных материалов они становились источником большого количества радиоактивных отходов, в первую очередь жидких. Большого опыта обращения с ними не было, да и не это было в первые годы главным приоритетом. В результате на территории России за 75 лет накоплено более 500 млн. м3 РАО, основным источником которых стали именно комбинаты по производству оружейного плутония.

Более 90% объема этих отходов сосредоточены в открытых водоемах на территории первенца атомной промышленности - комбинате «Маяк» (г. Озерск, Челябинская область), в Теченском каскаде водоемов и ряде озер, например, в озере Карачай и Старое болото. Создание и эксплуатация подобных водоемов обернулось большим количество экологических проблем. О том, как их решают я писал ранее в этой статье.


Вид на ПО «Маяк», ориентировочно 1990 год. Слева внизу – оз. Карачай. Самый радиоактивно-загрязненный водоем страны. Накопленная активность в разы превышает выбросы Чернобыльской АЭС. К настоящему времени водоем засыпан. Подробнее.

Два других комбината по наработке плутония чуть позже построили в Сибири. Это Сибирский химический комбинат в Северске и Горно-химический комбинат в Железногорске. Технологи учли опыт ПО «Маяк», поэтому объемы открытых хранилищ для жидких радиоактивных отходов (ЖРО) на них были гораздо меньше. Вместо них значительная часть ЖРО отправляли в подземные хранилища. Подобный метод захоронения отходов использовался и в крупнейшем советском и российском НИИ атомных реакторов в Димитровграде. Эти три объекта подземного захоронения ЖРО эксплуатируются до сих пор.

Северск и Пункт глубинного захоронения «Площадки 18 и 18а»

Сибирский химический комбинат (АО «СХК», а ранее Комбинат № 816) в городе Северске в 15 км западнее Томска – одно из крупнейших в мире предприятий по производству плутония, обогащенного урана и трансурановых элементов. Тут работали 5 промышленных реакторов, первая в СССР двухцелевая Сибирская АЭС и завод разделения изотопов. СХК начал работу в 1953 году. К настоящему моменту промышленные реакторы уже остановлены.

В начале работы СХК обращение со среднеактивными жидкими отходами было немногим лучше, чем на ПО «Маяк» — их сливали в специально построенные открытые хранилища. Однако печальный опыт ПО «Маяк» с его авариями и выбросами из поверхностных хранилищ (загрязнение реки Течи, взрыв емкости с ЖРО в 1957-м, ветровой разнос с пересохших берегов озера Карачай в 1967-м) требовал поиска иных подходов. Изменить технологию производства плутония тогда было невозможно, а способов переработки таких объемом ЖРО не было. Одним из вариантов решения была закачка ЖРО под землю.

Но не в любом месте это можно сделать, нужны особые породы и условия. В первую очередь, нужно найти пористые слои, способные вместить большой объем жидких отходов и по возможности связать их, обеспечив низкую скорость миграции радионуклидов и самоочистку растворов. Во-вторых, они должны быть надежно гидроизолированы от водных горизонтов для исключения выхода радионуклидов в подземные воды и на поверхность.

Были проведены исследования, показавшие, что под землей в непосредственной близости от СХК существуют песчаные пласты-коллекторы, изолированные слоями глинистых пород и обладающие необходимой емкостью для приема и удержания ЖРО.

Первые экспериментальные работы на пункте глубинного захоронения (ПГЗ) ЖРО «Полигон площадки 18 и 18а» провели в 1963 году. А через четыре года через скважины полигона начали закачивать нетехнологические низкоактивные отходы. В 1975 году ввели в эксплуатацию комплекс подготовки к захоронению технологических отходов, которые до этого сливали в открытые бассейны-хранилища Б-1 и Б-2. С 1982 года сброс отходов в открытые бассейны прекратили. А к настоящему моменту эти водоемы уже ликвидированы. Таким образом, глубинное захоронение жидких РАО путем их нагнетания в скважины было впервые в отечественной практике реализовано именно на СХК.


Современный вид на один из поверхностных водоемов СХК. Вернее на то что от него осталось после засыпки и частичной переработки ЖРО.

Но далеко не все жидкие отходы закачиваются в пункты захоронения. Большая часть низкоактивных отходов все же очищается до необходимых санитарных норм. Отходы с высоким содержанием солей подготавливаются к глубинному захоронению методами коагуляции, отстаивания и механической очистки, проверяются на соответствие критериям приемлемости для захоронения. При необходимости корректируется их кислотность. Лишь после этого они направляются на захоронение.

Устройство пункта глубинного захоронения ЖРО
На полигоне используются две площадки – 18 и 18а. Площадка 18 предназначена для захоронения нетехнологических низкоактивных РАО. В качестве слоев-коллекторов используются два водоносных песчаных горизонта на глубинах от 375 до 430 м и от 260 до 303 м. Между собой, а также сверху и снизу, эти горизонты отделены слоями глинистых пород.


Схема расположения полигона захоронения ЖРО и площадок 18 и 18а. Источник.

Отходы закачиваются в коллектор под давление около 20 атмосфер. Но за счет статического давления подземных вод вблизи нагнетательной скважины давление не повышается более чем на 15-20% и снижается при удалении от нее. Поэтому эксплуатация коллектора не вызывает деформаций геологической среды и сейсмических явлений.


Геологический разрез территории ПГЗ ЖРО в г. Северск. Источник.

Эксплуатация «площадки 18а» для среднеактивных отходов с одним горизонтом на глубине 314–341 м была начата в 1963 г. На площадке 5 нагнетательных скважин в центре, 4 наблюдательные скважины в радиусе 125 м и 5 в радиусе около 400 м от центра. Сюда направляются отходы с солесодержанием до 300 г/л. Всего на двух площадках на 2017 год было 36 нагнетательных скважин, 212 контрольных скважин на территории и 66 – региональных контрольных скважин за пределами пункта захоронения.


Схема расположения нагнетательных и контрольных скважин на площадках 18а (слева) и 18 (справа). Источник.

Общая максимальная мощность закачки ЖРО двух площадок – до 470 тыс. м3 в год. Всего по данным на 2007 год в хранилище накоплено 46,8 млн м3 ЖРО, а их суммарная активность – 1515 млн. Ки, что на порядок выше активности в поверхностных водоемах ПО "Маяк". К настоящему времени суммарная активность радионуклидов, находящихся в пластах-коллекторах, снизилась в 3–4 раза за счет естественного распада.

Димитровград и пункт глубинного захоронения РАО «Опытно-промышленный полигон»

В начале 1960-х в Ульяновской области вблизи г. Димитровграда был создан один из крупнейших центров для исследования реакторных технологий – ныне Государственный научный центр «Научно-исследовательский институт атомных реакторов» (АО «ГНЦ РФ НИИАР»). На его территории работает семь исследовательских реакторов, проводятся исследования элементов активных зон ядерных реакторов и ядерного топлива, в том числе его радиохимическая переработка.

Для захоронения низко и среднеактивных отходов центра в 1966 году запустили «Опытно-промышленный полигон» непосредственно на территории промзоны вблизи комплекса по обращению с радиоактивными отходами, в котором осуществляется подготовка отходов к захоронению.

Для размещения отходов используется два горизонта. Один залегает на глубине 1450 м, имеет мощность до 80 м, сложен песчаниками с прослоями глинистых сланцев. Второй залегает на глубине 1100 м, имеет мощность около 300 м и сложен известняками и доломитами. В естественных условиях эти горизонты содержат хлоридные кальциево-натриевые рассолы с минерализацией до 280 г/л и скоростью движения подземных вод до 1 м в год. От верхних водоносных горизонтов пласты-коллекторы отделены двумя водонепронецаемыми слоями пород.


Схема обращения с РАО на ГНЦ НИИАР. Слева внизу указан ПГЗ ЖРО. Фото автора из музея ГНЦ НИИАР.

Закачивают отхода через четыре нагнетательные скважины. Наблюдение за распространением отходов в подземном хранилище ведется через 35 наблюдательных скважин, которые размещены в трех поясах санитарно-защитной зоны, удаленных от центра полигона соответственно на 0,6; 3,0 и 12–13 км.


Макет разреза пластов захоронения ЖРО на «Опытно-промышленном полигоне». Фото автора из музея ГНЦ НИИАР.

Удаляемые отходы включают растворы от дезактивации оборудования, помещений, спецодежды, сбросы контурных вод реакторов и бассейнов выдержки ядерного топлива. В подземное хранилище разрешено закачивать до 60-70 тыс. м3 ЖРО в год. Средняя удельная активность закачиваемых отходов составляет 1,9 МБк/л, радионуклидный состав включает продукты деления урана с периодом полураспада не более 30 лет.

Наблюдения и расчеты показывают, что после захоронения отходов радиус контура отходов составит 2,5–3 км от центра полигона, а вследствие радиоактивного распада примерно через 300 лет активность захороненных отходов снизится до значений, ниже граничных для отнесения их к РАО. Проектный объем подземного хранилища использован лишь на 60%.

Железногорск и «полигон Северный»

Горно-химический комбинат (ФГУП «ГХК», ранее – Комбинат № 815, Красноярск-26) был единственным в мире подземным комплексом по производству плутония. Решение о его строительстве в Красноярском крае было принято в 1950-м, после испытания первой советской бомбы. Комбинат должен был увеличить наработку плутония в стране для расширения ядерного арсенала. Для защиты от возможных ядерных ударов основные объекты комбината разместили в скальных выработках глубоко под землей.


Электричка, на которой можно попасть на ГХК, расположенный под землей в скале

Первая очередь очистных сооружений ГХК была введена в эксплуатацию в 1958 г. В 1967 г. к очистным сооружениям комбината добавилось глубокое хранилище жидких РАО - «полигон Северный».

На полигоне для закачки используют два горизонта, первый – на глубине 355-500 метров, второй – на глубине 180-280. Объем (мощность) первого горизонта – 14 млн куб. метров, второго – 18 млн куб. метров. Подземный горизонт представляет собой линзу с геологическими отложениями в виде песчаных пластов, которые затрудняют водообмен и выход воды за пределы линз.

Радиоактивные вещества оседают на породах, в результате чего происходит самоочистка воды. Давление с подземных горизонтов снимается через разгрузочные скважины. Всего на полигоне используется около 150 нагнетательных, разгрузочных и наблюдательных скважин.
Наблюдательные скважины контролируют движение подземных вод на расстоянии до 10 км от точки загрузки. Енисей отгорожен от полигона тектоническим нарушением, в котором породы сместились и создали естественный барьер. В 2017 году были проведены исследования этого барьера, которые подтвердили его целостность.


«Полигон Северный» вблизи Горно-химического комбината. Фото: Александр Колотов.

В настоящее время при том режиме, в котором работает ГХК, в подземные горизонты закачивается примерно около 30 тыс. куб. метров низкоактивных ЖРО и около 5 тыс. среднеактивных. В настоящий момент использовано примерно 20% объема горизонтов.
По состоянию на 2007 г. в хранилище было закачано 6,37 млн м3 ЖРО суммарной активностью 982 млн Ки, которая к настоящему времени снизилась в 3–4 раза. Для промежуточного хранения жидких радиоактивных отходов использовались емкости на Радиохимическом заводе и четыре бассейна на поверхности. Принимать на полигон ЖРО с других предприятий кроме ГХК запрещено.

Обсуждение

Стоит отметить, что описанные пункты глубинного захоронения ЖРО - это первые и крупнейшие пункты именно захоронения, а не временного хранения отходов, существующие в нашей стране. Вплоть до 2011 года, когда в России был принят №190-ФЗ «Об обращении с радиоактивными отходами», в стране отсутствовало требование об обязательной подготовке РАО к дальнейшему захоронению. Вопросы обращения с РАО в основном решались в рамках отдельных предприятий, что привело к созданию уникальных по своей сложности и накопленным проблемам объектов размещения РАО, типа озера Карачай или Теченского каскада водоемов.

Новое законодательство предписывает отправлять на захоронение отходы в твердой форме и соответствующей упаковке, исключающей выход отходов в окружающую среду. Глубинное захоронение жидких НАО и САО в недра допускается исключительно в ПГЗ ЖРО, сооруженных и эксплуатируемых до вступления в силу ФЗ-190 (т.е. до 15.07.2011), при обеспечении соответствующих обоснований безопасности.

Вместе с новым законом, в 2011 году была создана специальная организация – «Национальный оператор по обращению с РАО» («НО РАО»), которая должна заниматься вопросами захоронения отходов. Ей и были в первую очередь переданы три существующих пункта глубинного захоронения ЖРО. Лишь потом НО РАО начал строить несколько приповерхностные пунктов захоронения твердых среднеактивных РАО на Урале и в Сибири и пункт глубинного захоронения высокоактивных РАО под Красноярском (о нем я писал тут).

Так что несмотря на то что ни нормами МАГАТЭ, ни российскими нормами для новых пунктов захоронения не предусмотрена закачка ЖРО в геологические горизонты, для действующих пунктов сделаны исключения. При участии миссий МАГАТЭ эти пункты обследуются и разрабатываются планы по обеспечению их безопасности и закрытию.

По мнению руководителя экологической организации «Беллона» Александра Никитина, среди заинтересованной общественности существует устойчивое мнение, что закачивать в геологические горизонты жидкие радиоактивные отходы неправильно в первую очередь из-за позиции МАГАТЭ, которое не признает такой способ захоронения ЖРО, а также из-за обеспокоенности в том, что закачанные под землю ЖРО будут мигрировать и проникать в водоносные горизонты.

Поэтому не смотря на более чем полувековой опыт безаварийной эксплуатации пунктов глубинного захоронения, от этой практики в ближайшие годы уйдут, но скорее всего не раньше, чем будут найдены приемлемые альтернативы. Над ними работают.

Например, на самих предприятиях – ФГУП «ГХК», АО «СХК», АО «ГНЦ РФ НИИАР», идет работа по модернизации производств и сокращению объемов образующихся жидких отходов. Например, на ГХК ежегодное образование ЖРО сократилось в 10 раз за 6 лет - с более 370 тыс. м3 в 2012 году, до около 40 тыс.м3 в 2018. Кроме того, на ГХК в рамках строящегося завода по переработке отработанного топлива РТ-2 внедряется технология, полностью исключающая образование ЖРО. Кроме того, на многих атомных объектах внедряются технологии и инфраструктура для переработки и отверждения жидких РАО.

В настоящее время в рамках ФЦП ЯРБ-2 идет разработка плана закрытия ПГЗ ЖРО. По словам представителя НО РАО, Россия в мае 2018 года декларировала в МАГАТЭ свое желание и готовность закончить практику закачки ЖРО. С 2025 года эти планы должны начать реализовывать.

Таким образом, мирная атомная энергетика в будущем не будет иметь отношения к практике глубинного захоронения ЖРО, доставшейся нам в наследство от военных программ.

Использованные источники:
1. Проблемы ядерного наследия и пути их решения. Том 1. Под общей редакцией Е.В. Евстратова, А.М. Агапова, Н.П. Лаверова, Л.А. Большова,И.И. Линге. — 2012 г.
2. Особые радиоактивные отходы. Под общей редакцией И.И. Линге. – 2015г.
3. Материалы обоснования лицензии на эксплуатацию действующего ПГЗ ЖРО (полигон «Площадки 18, 18А») филиала «Северский» ФГУП «НО РАО» (г. Северск, Томской обл.), включая материалы ОВОС. Том 1. 2018.
4. Материалы обоснования лицензии на эксплуатацию действующего ПГЗ ЖРО «Опытно-промышленный полигон» филиала «Димитровградский» ФГУП «НО РАО» (г. Димитровград, Ульяновская область), включая материалы ОВОС. Том 1, 2018г.
5. Материалы обоснования лицензии на эксплуатацию действующего ПГЗ ЖРО - полигона «Северный» филиала «Железногорский» ФГУП «НО РАО» (г. Железногорск, Красноярский край), включая материалы ОВОС. Том 1, 2018 г.
6. Отчет по экологической безопасности НО РАО за 2018 г.
7. Развитие ЕГС РАО в рамках работ по Федеральной целевой программе обеспечения ядерной и радиационной безопасности. А. А. Абрамов и др. Радиоактивные отходы № 1 (6), 2019
8. Железногорск: как происходит закачка ЖРО в геологические горизонты. А.Никитин, Bellona.ru, 2019.
9. Рыбальченко А.И., Пименов М.К., Костин П.П. и др. Глубинное захоронение жидких радиоактивных отходов. М.: ИздАт, 1994. 256 с.
10. Глубинная закачка жидких радиоактивных отходов. Презентация НО РАО. Баринов А.С., Ткаченко А.В., Спешилов С.Л.

https://nucl0id.livejournal.com/363125.html

Казалось бы, где писатель Милан Кундера и где атомная отрасль? Ан нет, все рядом. На днях решил перечитать своего любимого писателя и его "Невыносимую легкость бытия". В итоге сегодня свое выступление (онлайн) на росатомовском круглом столе начал с цитаты из книжки.

Круглый стол был посвящен проблемам восприятия в обществе атомной терминологии и разработке глоссария, призванного эту проблему как-то решить. С участием представителей Дирекции по госполитике в области РАО, ОЯТ и ВЭ ЯРОО, ИРАЭ РАН, РФЯЦ ВНИИТФ, Общественного совета Росатома, журналистов и пр.
Ничто не предвещало жаркой дискуссии, но получилось весьма любопытно и глубоко, что отметили многие участники. Обсудили и восприятие последствий чернобыльской катастрофы, и более близких горячих историй и то, почему, собственно, слово катастрофа и авария по-разному воспринимают в СМИ и в разных ведомствах (а у них есть методички!), и то почему в стране никогда не было и нет задачи по ликбезу в атомной области, и почему усилия отдельных специалистов по разъяснению и популяризации не приводят к результатам. Исчеркал блокнотик с записями на подумать и посмотреть, короче.

Но при чем тут Кундера? А он писал, и я повторил его мудрую мысль о том, что даже у близких и любящих людей есть различия в их "музыкальной композиции жизни" - т.е. некоторые понятия и термины, которые они воспринимают по-разному в силу различного опыта, обстоятельств детства и личных особенностей. У него конечно это были понятия типа "верности и предательства", "любви" и прочие вещи.

Но я приземлил это до радиационных терминов, типа радиоактивных отходов и пр., которые тоже воспринимаются по-разному и в СМИ и в обществе и среди специалистов. И дело, конечно, не в том, что нет какого-то понятного глоссария и описания терминов, а в том, что надо откровеннее говорить с людьми о сути происходящего и отвечать на волнующие их вопросы. Ну и ликбез, конечно. Хотя как показывает опыт ИБРАЭ - это все труд неблагодарный и во многом бесполезный. Но дорогу осилит идущий, а желающий услышать да услышит.

А книжку рекомендую.


Милан Кундера. Фото отсюда. © Francois Lochon / Gamma-Rapho via Getty Images

https://nucl0id.livejournal.com/362844.html

Красивое видео попалось на глаза. Робопес Boston Dynamics гуляет вокруг старого саркофага ЧАЭС внутри нового, так называемой Арки. Да, так вот там все сейчас выглядит изнутри после того как в 2016-м эту арку надвинули на 4-й блок. Как в одном большом ангаре, только внутри у него саркофаг с остатками разрушенного энергоблока. Я там был в 2012-м и видел лишь как Арку собирали.

Кстати, на днях Европейский банк реконструкции и развития торжественно закрыл фонд "Укрытие". Этот фонд с 1997 года занимался финансированием и сооружением этого нового конфайнмента - Арки. Теперь вот закончили и распустились. Хотя работы внутри еще навалом.

Глава фонда Саймон Эванс на церемонии интересную фразу сказал: «Осуждать современную атомную промышленность из-за Чернобыля не более логично, чем запрещать круизные лайнеры из-за Титаника». Ну, ярко...

https://nucl0id.livejournal.com/362600.html

С развитием в конце 1950-х годов СССР атомной промышленности и энергетики, ядерные технологии, радиоактивные материалы и источники ионизирующих излучений стали все шире использоваться в самых разных областях - в науке, медицине, в неатомной промышленности. Для обеспечения радиационной безопасности возникла острая необходимость создания специальной структуры, которая бы занимались сбором и хранением образующихся в различных «неатомных» организациях радиоактивных отходов. Важно отметить, что речь идет именно о гражданских радиоактивных отходах – источниках излучений и РАО низкой и средней активности. Высокоактивными отходами ядерно-топливного цикла и ядерным топливом занимались и занимаются специализированные предприятия в закрытых городах.

В итоге была организована целая сеть комбинатов, получивших название «Радон». С 1960 по 1980 год было создано 35 таких комбинатов на всей территории СССР, от Калининграда до Дальнего Востока, 16 из которых располагались на территории Российской Федерации, 6 – на Украине, и по одному – в каждой из бывших союзных республик. Эта статья об истории первой и головной организации этой сети, московском комбинате «Радон».




В Москве и наукоградах Подмосковья располагалось большое количество организаций, работающих с радиацией, поэтому первым, наиболее крупным и продвинутым с научно-технической точки зрения стал московский «Радон», который разместили в г. Сергиев Посад. Работы по созданию «почтового ящика № 662» или Центральной станции радиационной безопасности, как в разное время именовали объект, начались еще в 1958 году. Место выбирали несколько лет с учетом геологических особенностей и глинистых почв, делающих невозможным радиоактивное загрязнение подземных вод даже при самой невероятной аварии.


Водитель А. Т. Быстров и автотранспорт первого рейса по транспортировке РАО на «почтовый ящик № 662» в январе 1961 года. Источник.

Первый рейс из восьми спецмашин за радиоактивными отходами состоялся 27 января 1961 года на два объекта - в Курчатовский институт и Щукинскую станцию водоочистки. Московский «Радон» выступал своеобразной опытной площадкой, где разрабатывались и внедрялись технологии по обращению с РАО, готовились специалисты отрасли.

В 2008 году 15 региональных комбинатов сети «Радон» вошли в состав созданной недавно госкорпорации Росатом в качестве филиалов вновь образованной структуры «РосРАО». Однако московский «Радон» получил особый статус и остался в ведении Москвы. В Росатом он вошел лишь в 2013 году, но остался вне структуры «РосРАО». Отчасти это было сделано для сохранения в отрасли конкуренции, поскольку переработка РАО – это услуга, которую заказывают на рыночных условиях, а выращенные в конкурентной среде технологии можно будет использовать и за рубежом, на рынке бэкенда.

Тем не менее, задачи всех бывших комбинатов «Радон» остались прежними – сбор, переработка и хранение РАО. Важно отметить, что многие хранилища на подобных объектах строились в 1960-е, в условиях довольно ограниченных знаний в области радиоэкологии и существовавших в то время экологических требований. Несмотря на то, что многие РАО принимались на захоронение, многие хранилища не обеспечивали безопасную изоляцию отходов на весь срок, который они представляют угрозу, и не отвечают современным требованиям безопасности.

С принятием в 2011 году ФЗ №190 «Об обращении с радиоактивными отходами», в России меняется концепция обращения с РАО и появляется требование о подготовке отходов к окончательному безопасному захоронению, а не перекладыванию этого вопроса на будущие поколения. В 2011 году была создана новая структура - «Национальный оператор по обращению с РАО» (ФГУП «НО РАО»). В ее задачи входит создание и эксплуатация пунктов финальной изоляции РАО, куда они будут принимать у производителей отходы по специальным тарифам для безопасного их захоронения. В этих пунктах отходы будут надежно изолированы от доступа людей и окружающей среды на сроки в сотни и тысячи лет, пока они представляют угрозу. Ни переработкой, ни транспортировкой РАО естественный монополист «НО РАО» не занимается – эти услуги по-прежнему оказываются на конкурентной основе разными организациями, крупнейшими из которых остаются «РосРАО» и ФГУП «Радон».

Деятельность ФГУП «Радон»
В начале 1960-х «Радон» смог существенно разгрузить местные хранилища РАО на предприятиях Москвы и Подмосковья. В 1968 году был построен огромный главный технологический корпус. С вводом корпуса началась переработка РАО различными методами с целью их уменьшения в объеме и переведения в безопасное химическое и физическое состояние – прессование, сжигание, битумирование. До сих пор уменьшение объема и приведение в твердую и стабильную форму – это основные принципы переработки РАО, позволяющие сократить конечный объем идущих на захоронение радиоактивных материалов. Меняются, по большому счету, лишь материалы и технологии. В дальнейшем на предприятии появлялись все более современные установки по сжиганию РАО, в т.ч. плазменному, пиролизу, включению в битумную, цементную и стекловидную матрицу. Строились все более современные и специализированные хранилища для РАО и отработанных ИИИ.


Современная схема обращения с РАО на ФГУП «Радон». Источник

Помимо решения практических и научных задач в области обращения с РАО, «Радон» занимается и мониторингом радиационной обстановки на территории Москвы. На его сайте можно всегда посмотреть на интерактивную карту текущих уровней внешнего гамма-излучения в Москве и Московской области, собираемой из собственной сети датчиков. Кроме того, комбинат участвует в процессах вывода из эксплуатации ядерных объектов, при котором тоже образуется большое количество РАО.

На текущий момент ФГУП «Радон» обслуживает около 2500 организаций и принимает РАО, образующиеся в результате деятельности промышленных предприятий, научных, медицинских, сельскохозяйственных учреждений, воинских частей, а также РАО, переданные подразделениями МЧС РФ из Москвы, Московской, Архангельской, Брянской, Владимирской, Ивановской, Калужской, Рязанской, Смоленской, Тверской, Тульской и Ярославской. Таким образом, ФГУП «Радон» обслуживает территорию с населением более 40 млн человек.

Ежегодно «Радон» принимает около 3500-4000 м3 РАО, большая часть которых – это загрязненный радиоактивными элементами грунт и строительный мусор с выводимых из эксплуатации ядерных объектов или реабилитируемых загрязненных территорий. Например, сюда же вывезен загрязненный грунт из района строительства Юго-Восточной хорды в Москве. Переработка этих отходов на предприятии позволит в разы уменьшать их объем и подготовить к захоронению по современным требованиям.

ФГУП «Радон» принимает участие и в ликвидации так называемого ядерного наследия, т.е. накопленных радиационных последствий и проблем прошлого. Например, именно «Радон» принимал РАО, образующиеся при выводе из эксплуатации исследовательских реакторов, ядерных установок и сооружений в «Курчатовском институте» или в АО «ВНИИНМ» на территории Москвы.


Дистанционная организация радиационно-опасных работ при выводе из эксплуатации реакторов МР и РТФ в Курчатовском институте. Радиоактивные отходы (около 2000 м3) были вывезены на ФГУП «Радон». Источник.

В рамках действующей федеральной целевой программы «Обеспечение ядерной и радиационной безопасности на 2016-2020 годы и на период до 2030 года» (ФЦП ЯРБ-2) ФГУП «Радон» участвовал и в решении проблем ядерного наследия Министерства обороны РФ. В частности, на двух площадках «12 Центрального научно-исследовательского института» в Сергиевом Посаде Московской области и Приозерске Ленинградской области были проведены работы по приведению объектов к радиационно-безопасному состоянию и подготовке к выводу из эксплуатации. В результате двухэтажное строение Приозерской радиобиологической лаборатории (РБЛ), где с 1970-х работали с открытыми радиоактивными источниками, разобрано, а территория очищена.


Демонтаж радиоактивно-загрязненных зданий при выводе из эксплуатации. Источник.

В рамках той же ФЦП ЯРБ-2 в Московской области сейчас ведутся работы по выводу из эксплуатации нескольких зданий АО «НИИП» в г. Лыткарино. В институте создавались и испытывались ядерные установки и прототипы ядерных реакторов для авиации и космоса. Часть реакторов, работавших более 40 лет, уже разобрана и утилизирована. Сейчас ведутся работы по дезактивации нескольких цехов и помещений. Образующиеся в результате работ РАО поступают на ФГУП «Радон».

В последние годы существенный объем работ «Радона» связан с удалением РАО из старых пунктов хранения на АЭС. С 2018 года комбинат работал с РАО Курской, Нововоронежской и Смоленской АЭС. Задача предприятия сводится к безопасному извлечению, вывозу отходов с АЭС, приведению их в соответствие с критериями приемлемости для захоронения (т.е. переработка и соответствующая упаковка), с последующей передаче на захоронение ФГУП «НО РАО». При этом «Радон» работает лишь с низко- и среднеактивными отходами 3-го и 4-го классов, и не занимается работами с отработанным ядерным топливом АЭС и другими высокоактивными материалами. Этим занимаются специализированные комбинаты ядерно-топливного цикла на Урале и в Сибири.

Новое хранилище РАО

На территории ФГУП «Радон» всего было построено 41 хранилище РАО. Лишь в 7 из них РАО размещены в отвечающей современным требованиям для передачи Нацоператору в кондиционированной форме в сертифицированных контейнерах. К настоящему времени хранилища площадки заполнены почти на 90%.

Однако, Национальный оператор по обращению с РАО пока не имеет достаточных хранилищ для приема всех РАО, накопленных у нас в стране. Впрочем, спешить особо не стоит – их еще надо переработать и привести в пригодную для захоронения форму. Пока у «НО РАО» работает и принимает отходы лишь одна площадка в Новоуральске, в Свердловской области. В нескольких регионах идет строительство других пунктов финальной изоляции РАО.

Поэтому сейчас на московский «Радон» возложена еще одна функция – долгосрочное временное хранение РАО, которые потом надо будет передавать на захоронение Национальному оператору. К настоящему моменту на «Радоне» накоплено уже порядка 12 тыс. тонн РАО, готовых к захоронению. Первая партия кондиционированных отходов уже передана на захоронение в октябре этого года. Этот процесс должен ускориться с вводом в эксплуатацию второй очереди пункта захоронения РАО в Новоуральске (в конце 2020 года) и пункта захоронения РАО в г. Северск и г. Озерск (2021 и 2022 года соответственно).

Поэтому важнейшим направлением работы ФГУП «Радон» является создание пункта временного хранения РАО 3-го и 4-го классов – сооружение 103, на своей площадке в Подмосковье. Проектирование нового хранилища было начато в 1990-х годах и осуществлялось при техническом содействии Евросоюза «в рамках программы TACIS». В настоящий момент строительство первой очереди комплекса общим объемом 55 тыс. куб. м завершается в рамках федеральной целевой программы ФЦП ЯРБ-2.


Новое хранилище РАО. Первые 4 модуля справа уже эксплуатируются. Источник.

Основное здание первой очереди хранилища, сооружение 103, имеет размер 172,4 х 193,5 м, высоту около 6 м и будет состоять из 10 одинаковых по объему и конструкции хранилищ-модулей. Каждый модуль разделен на 6 отсеков, имеющих проемы для загрузки железобетонными и металлическими контейнерами с РАО при помощи автопогрузчика. Первые 4 модуля сданы и эксплуатируются с 2010 года. Оставшиеся 6 должны быть сданы в этом году.


Контейнеры с РАО в уже эксплуатируемой части нового хранилища в здании 103. Источник.

Для размещения в хранилище будут приниматься только кондиционированные (переработанные и упакованные) формы радиоактивных отходов, полученные в результате технологической обработки загрязненных объектов и материалов. Комплекс по переработке и кондиционированию РАО на ФГУП «Радон» сейчас тоже обновляется.


Концептуальная схема консервации хранилища в случае его перевода в пункт захоронения РАО. Источник.

Хранилище рассчитано на 50 лет эксплуатации, после чего оставшиеся в нем контейнеры с РАО будут извлечены и отправлены на захоронение в «НО РАО», либо само хранилище будет законсервировано и преобразовано в «могильник» РАО. На самом деле существующие пункты захоронения РАО, которые строит Национальный оператор по обращению с РАО, похожи по конструкции, так что это будет не сложно. В случае принятия решения о преобразования сооружения в пункт захоронения РАО, отсеки с контейнерами будут засыпаны дополнительным буферным материалом, а само сооружение дополнительно будет изолировано от окружающей среды многослойным экраном, исключающим его затопление. Подобный пункт захоронения рассчитан на 300-500 лет службы, поэтому перед консервацией он будет заполнен лишь РАО 3-го и 4-го классов, содержащие лишь радионуклиды с периодом полураспада не более 30 лет, которые распадутся за 300 лет.

Использованные источники:

1. Материалы обоснования лицензии на право эксплуатации радиационных источников и пункта хранения радиоактивных отходов (включая материалы опенки воздействия на окружающую среду). Том 1. ФГУП «Радон»
2. Современный подход к РАО. Интервью гендиректора «Радона» Алексей Лужецкого.
3. Первые обсуждения деятельности по обращению с радиоактивными отходами ФГУП «Радон». Репортаж Беллоны, 2016.
4. Ликвидация ядерного наследия: 2008-2015.
5. Технологии обращения с РАО при выводе из эксплуатации исследовательских реакторов МР и РФТ.

https://nucl0id.livejournal.com/362393.html

Недавно ко мне обратились журналисты из Тюмени с просьбой прокомментировать фотографии обнаруженных у них в городе вагонов для перевозки отработавшего ядерного топлива. Я коротко рассказал им, а затем более развернуто в своей колонке для e1.ru о том что такое это ОЯТ (не путать с ОГФУ или урановыми хвостами, о которых я много о и подробно рассказывал ранее!), откуда и куда его перевозят у нас в стране, как оно может оказаться в центре крупных городов и насколько это может быть опасно. Пусть это не тянет на подробную статью, которые я обычно публикую, но как небольшой поверхностный обзор тоже может быть полезно.


Фото вагонов с ОЯТ на станции Тюмень. Фото: Тюмень до нашей эры / Vk.cm


Давайте начнем с основ. Атомные станции используют уран в качестве топлива. Но в каком виде он там используется и как туда попадает? Уран добывают, затем обогащают по нужному изотопу - урану-235. Затем приводят в нужную химическую форму – форму диоксида урана.
Затем порошок диоксида урана спекают в керамические таблетки примерно по 4,5 грамма. Таблетки собирают в тепловыделяющие элементы – твэлы. Твэлы собирают в тепловыделяющие сборки ТВС, или топливные кассеты. И уже эти кассеты загружают в реактор.
Всего их в типичном реакторе ВВЭР-1000 163 штуки ТВС.

Примерно раз в год из реактора выгружают 20% топлива и заменяют на свежее. Так что каждая такая кассета работает в реакторе в среднем около 5 лет. Таким образом, в год из реактора выгружают около 15-20 тонн топлива. И для их перевозки нужно как раз примерно те самые 4 вагона, которые обнаружили в Тюмени.

За время работы в реакторе, в топливе сгорает небольшая часть урана, всего несколько процентов. Ну, сгорает не в прямом смысле, это просто такой термин, по аналогии с обычными электростанциями на органическом топливе. Раньше даже атомный реактор по аналогии называли котлом. В реальности часть урана просто распадается в результате цепной реакции деления, и из него образуется так называемые осколки деления – новые более легкие элементы. В основном радиоактивные.

В результате других реакций, в топливе появляется часть новых тяжелых атомов, так называемых минорных актинидов – америция, нептуния, кюрия. Все эти новые элементы ухудшают свойства топлива и их можно отнести к радиоактивным отходам. Хотя при желании их тоже можно выделить и использовать.

Другая же часть топлива, а это более 90% его массы – это оставшийся уран, в основном изотоп 238, который не участвовал в ядерных реакциях. И еще появляется новый элемент плутоний. Эти уран и плутоний при желании и наличии возможностей можно снова использовать в качестве топлива. Получается, как в истории про бочку меда (топливо) и ложку дегтя (отходы).
При этом эта ложка дегтя, т.е. отходы, существенно меняет свойства топлива, делая его очень радиотоксичным.

Если свежее ядерное топливо можно брать в руки и стоять рядом с ним без какой-либо серьезной защиты кроме халата и перчаток (сам так его трогал на заводе в Новосибирске), то отработанное топливо из-за накопленных в нем гамма-излучателей создает такую мощность излучения, что человек рядом с ним получит смертельную дозу за несколько минут. Но к счастью к нему нельзя просто так подойти. Все операции с ОЯТ проводят дистанционно, внутри бассейнов с водой, которая защищает от излучения.


Осмотр свежего ядерного топлива. Источник.

Но что же делать с отработанным топливом? Есть два глобальных стратегических подхода, и разные страны где есть атомная энергетика, придерживаются либо того, либо другого. Где-то считают, что с ОЯТ ничего не надо делать, не надо мараться, надо просто его захоранивать в том виде в каком его достают из реакторов, целиком.

Где-то, например, в России, Франции, Великобритании, Японии, считают, что в этой бочке можно отделить деготь от меда. У этих стран есть технологии, которые позволяют перерабатывать отработанное топливо. Эта переработка позволяет выделять ценные компоненты и повторно их использовать, а значит экономить природные ресурсы. Она же позволяет сокращать в сотни раз объем отходов, идущих на захоронение. Ведь теперь отход - это не вся бочка меда, а лишь та самая ложка дегтя. При этом срок жизни этих отходов можно сократить в тысячи раз, до сотен лет, если загрузить их в специальные ядерные реакторы.

Так вот, в России, как и в некоторых других странах, есть заводы по переработке отработанного топлива. Исторически это делают на ПО Маяк в Озерске, в Челябинской области. Просто процесс очень похож на процесс получения плутония для ядерного оружия, для чего комбинат и был построен в советское время. Но на Маяке перерабатывают далеко не все топливо АЭС. Основные его объемы с самых распространённых реакторов до сих пор в России не перерабатывались, а накапливались.

Сейчас в Росатоме реализуется концепция, согласно которой топливо с атомных станций свозят в централизованное хранилище на Горно-химическом комбинате в городе Железногорск Красноярского края. Этот комбинат, как и Маяк, был создан еще во времена советского атомного проекта в одном из десяти закрытых атомных городов, построенных в свое время для создания атомного оружия.

Ок, мы поняли куда везут, но откуда?
Судя по картинкам из Тюмени, на фото вагоны и контейнеры для перевозки топлива реакторов ВВЭР-1000. Это самый распространенный тип реактора для АЭС в России и постсоветского пространства. Да и в мире подобные водо-водяные реакторы – самые распространенные. В России ВВЭР-1000 работают на 4 из 11 АЭС. Они работают на Балаковской, Калининской, Нововоронежской и Ростовской атомных станциях.

Теперь понятно как контейнеры оказались в Тюмени – по пути с атомных станций на западе России в пункты хранения и будущей переработки на Востоке, в Сибири. Просто у нас одна железнодорожная магистраль через всю страну – Транссиб. По ней они через Тюмень и мой родной Екатеринбург и ездят.

Опасны ли такие перевозки?
Не смотря на то что само отработанное топливо очень радиоактивно, для его перевозки принимают соответствующие меры безопасности. Во-первых, после выгрузки топлива из реактора оно еще несколько лет хранится на станции в специальном бассейне выдержки. Там за счет распада короткоживущих изотопов его активность существенно снижается. Например за первый год она падает в сто раз. А значит снижается и фон от этого топлива и его тепловыделение. Да, даже спустя годы после выгрузки из реактора топливо продолжает греться.

После такой выдержки ОЯТ уже можно отправлять в хранилище или на переработку. Для перевозки такого опасного груза разработаны специальные защитные транспортно-упаковочные комплекты (ТУК) из специальных вагонов и контейнеров. Это не просто металлический бак, это сложная, многослойная, композитная конструкция с датчиками контроля, общей массой более 100 тонн. В ТУК-13 для перевозки топлива ВВЭР-1000 помещается до 12 ТВС или до 6 тонн топлива. И рядом с таким контейнером можно уже спокойно стоять, не рискуя получить опасную дозу. Он блокирует и гамма и нейтронное излучение.


Вагон-транспортер и контейнер ТУК-13 для перевозки топлива реактора ВВЭР-1000. Фото – портал фцп-ярб2030.рф

Но дело не только в защите от радиации. Такие контейнеры рассчитаны, что даже при аварии они не потеряют герметичности, а значит наружу опасные вещества не попадут. Контейнеры конструируют и испытывают так, чтобы они выдерживали падение на бетонную площадку, столкновения с препятствиями, пожары и погружения в воду.

Так что перевозка таких грузов по Транссибу не представляет угрозы. Украсть 100 тонный контейнер непросто, вскрыть без специального оборудования и условий тоже не получится, пускать под откос и даже взрывать бесполезно, он на это рассчитан.

Закончить я хочу двумя выводами. Плохим и хорошим.

Начну с хорошего. Я напомню цифру в 20 тонн топлива, которые ежегодно нужны АЭС для работы. Этого достаточно, чтобы целый год обеспечивать электричеством и частично теплом целый город-миллионник типа Екатеринбурга. Для угольной станции такой же мощности понадобится не 20, а несколько миллионов тонн топлива. Часть его при сжигании в буквальном смысле вылетит в трубу и осядет в наши легких, а затем еще и добавит СО2 в атмосфере со всеми вытекающими последствиями для глобального изменения климата. И эти миллионы тонн надо возить, по той же железной дороге, через те же города… Так что уж лучше наверно возить раз в год 4 вагона с ядерным топливом – это безопаснее.

А плохой вывод заключается в том, что, не смотря за все меры безопасности по перевозке радиоактивных материалов и ядерного топлива, риски аварий на транспорте остаются. Но связаны они в большей степени с другими вещами. В России в год перевозят до 800 миллионов тонн опасных грузов – взрывчатых, горючих и токсичные вещества. И мягко говоря, далеко не все из них перевозятся в таких прочных контейнерах как радиоактивные материалы. Поэтому надо повышать безопасность всех транспортировок, строить объездные пути для товарных поездов вокруг крупных городов, да и вообще вкладываться в инфраструктуру, а еще в науку, технологии, образование и другие важные общественные институты. Тогда люди будут меньше бояться разных страшилок, в том числе ядерных, и всем нам будет житься легче и комфортнее.

Видеобонус.
На эту тему я записал видеоролик для своего youtube-канала, где чуть больше наглядных материалов. Смотрите, подписывайтесь, ставьте лайки, тогда я наверно буду делать больше таких роликов и статей:


Ссылки на использованные источники и материалы для самостоятельного изучения:
1. Развитие кластера по обращению с ОЯТ на ФГУП «ГХК»
2. ТРАНСПОРТИРОВКА РАДИОАКТИВНЫХ МАТЕРИАЛОВ. Доклад Беллоны
3. Отработавшее ядерное топливо тепловых реакторов
4. Обзор проблем обращения с радиоактивными отходами. Саров.
5. КОНТЕЙНЕРЫ ДЛЯ ОТРАБОТАВШЕГО ЯДЕРНОГО ТОПЛИВА. Сосны.
6. Возможности ОАО «Атомэнергомаш» в области обращения с ОЯТ и РАО Москва Октябрь 2013 года VII Международный Форум «АтомЭко 2013»
7. Программа развития контейнерных технологий обращения с ОТВС российских АЭС, как инструмент унификации решений по длительному хранению ОЯТ Т.Ф. Макарчук М.Ю. Афонютин АО ФЦЯРБ. АТОМЭКСПО-2015 01-03 июня 2015г.
8. Конструкции упаковочных комплектов и контейнеров для перевозки ОЯТ.
9. Радиоактивные компоненты АЭС: обращение, переработка, локализация

https://nucl0id.livejournal.com/362185.html

В 1954 году в СССР, в Обнинске, построили и запустили Первую в мире атомную станцию. Ее реактор АМ (Атом мирный) был небольшой мощности, вся станция выдавала всего 5 МВт электроэнергии, но ее запуск положил начало освоению мирной атомной энергии. Через 4 года, в 1958 г., был введён в эксплуатацию первый энергоблок Сибирской атомной электростанции мощностью 100 МВт, на Сибирском химическом комбинате. Однако, эта станция была двойного назначения. Ее реактор ЭИ-2 стали использовать для производства электроэнергии и тепла, но основной его задачей было производство оружейного плутония. Первой же гражданской атомной станцией большой мощности стала Белоярская АЭС. Сейчас ее первые реакторы уже остановлены. Эта статья как раз об их истории, о сложностях обращения с накопленным отработанным ядерным топливом и путях решения связанных с ним проблем.


Белоярская АЭС. На переднем плане первая очередь станции с реакторами АМБ. Источник.


Реакторы АМБ

В 1964 году в СССР заработали первенцы сразу двух направлений мирной атомной энергетики. В сентябре был пущен первый водо-водяной реактор ВВЭР-210 на Нововоронежской АЭС. Но за полгода до него, в апреле 1964 года, заработал водо-графитовый реактор АМБ-100 на Белоярской АЭС. Таким образом, первой мирной атомной станцией промышленной мощности в СССР стала Белоярская АЭС с реакторной установкой АМБ-100 (Атом мирный большой) мощностью 100 МВт. Этот реактор уже не нарабатывал плутоний для оружия, а сама станция располагалась не на территории оружейного комбината. Тем не менее, конструкция реактора была похожа и на своего мирного (АМ) и полувоенных (ЭИ и АДЭ) предшественников – это водо-графитовый канальный реактор с трубчатыми тепловыделяющими элементами. Второй, в два раза более мощный, блок с реактором АМБ-200 заработал в декабре 1967 г. Они проработали 17 и 21 год и остановлены в 1984 г. и в 1989 г. соответственно.


О строительстве и устройстве Белоярской АЭС в 1960-е можно посмотреть вот этот документальный ролик - Белоярская АЭС им. И. В Курчатова, 1965

Во-многом, работа этих реакторов носила исследовательский характер, полученные данные по ее работе послужили основой для создания в десятки раз более мощных реакторов РБМК, составивших основу советской атомной энергетики 1970-х-1980-х годов.
На реакторах АМБ впервые в промышленном масштабе апробировалась схема ядерного перегрева пара в целях повышения коэффициента полезного действия (достигнуто значение в 37 %). Однако эксплуатация энергоблоков АМБ сопровождалась и значительным количеством отклонений и нарушений в работе. Бывали и аварии.

Так, 25 мая 1976 года на втором блоке при выходе на мощность, после срабатывания аварийной защиты, произошло повреждение нескольких десятков тепловыделяющих сборок (ТВС). Эта авария относилась к наиболее тяжелым по последствиям и восстановительные работы продолжались около 9 месяцев.

Белоярская АЭС и сегодня остается особенной, новаторской и экспериментальной - на ней эксплуатируются новые для отрасли решения. Сейчас тут работают единственные в мире промышленные энергоблоки с реакторами на быстрых нейтронах БН-600 и БН-800.


Самый мощный из действующих в мире промышленных реакторов на быстрых нейтронах - БН-800. Фото автора.

Первая очередь АЭС с блоками АМБ находится в режиме длительной консервации. Энергоблоки окончательно остановлены уже более 30 лет, но, по международным нормам не могут выводиться из эксплуатации пока на них осталось отработавшее топливо. Оставшееся ОЯТ из них выгрузили в бассейны выдержки, технологические отверстия в самих реакторах закрыты с использованием особой смолы-консерванта.


Блочный щит управления реактора АМБ-200. Пульт до сих пор частично используется для управления подачей тепла со станции в город Заречный и обеспечение собственных нужд БАЭС. Фото автора.

Для полного вывода из эксплуатации этих блоков необходимо в первую очередь решить вопрос с отработанным ядерным топливом (ОЯТ), которого накопилось чуть менее 300 тонн, и большая часть которого находится на станции в неудовлетворительном состоянии.
Накопленное ОЯТ реакторов АМБ относится к так называемому ядерному наследию СССР, для решения проблем которого в последние годы предпринимаются немалые усилия.

Особенности топлива АМБ

Одна из главных проблем, связанным с тем, почему переработка или безопасное хранение ОЯТ АМБ не было организовано ранее – это большое разнообразие видов этого топлива и его нестандартные габариты. За почти 38 реакторо-лет эксплуатации АМБ было испытано более 40 типов тепловыделяющих сборок (ТВС) для испарительных и пароперегревательных каналов реакторов.

Сборки с топливом имеют нестандартные размеры - 14 м в длину, что на 4 м больше, чем у ТВС самого крупного отечественного реактора РБМК. При этом топливо размещалось лишь в центральных 6 метрах, соответствовавших высоте активной зоны, а 4 метровые концевики были заполнены пирографитом. Само гранулированное топливо было тоже нетиповым - оно находилось в наполнительном материале (медь, магний или кальций), масса которого доходила до 16%. Урановое топливо с обогащением от 2 до 20% по U-235 по составу делилось на несколько групп – оксидное (близкое к современному диоксиду урана), металлический сплав с добавлением 3-9% магния, карбидное (UC).

За период эксплуатации из реакторов было извлечено 7196 топливных каналов (около 285 т ОЯТ), из которых 2227 (около 95 т ОЯТ) были отправлены на завод РТ-1 на ПО «Маяк», г. Озерск, а остальные до 2016 года оставались в приреакторных хранилищах на Белоярской АЭС. В 1970-х и 1980-х гг. исследовалась возможность переработки топлива на ПО «Маяк». Была показана принципиальная возможность организации начальных стадий процесса. Но основные проблемы были связаны с разделкой сборок и их подготовкой к растворению. До практической переработки ОЯТ дело так и не дошло, так что проблема обращения с топливом АМБ ждала своего отложенного решения.

Хранилось ОЯТ АМБ на Белоярской АЭС в двух бассейнах выдержки в 17- и 35-местных чехлах (кассетах) и в одноместных пеналах. 35-местные чехлы были изготовлены из нержавеющей стали, 17-местные - из углеродистой стали, и перед установкой в бассейн изнутри и снаружи покрывались суриком. Изначально планировалось кратковременное хранение чехлов в двух бассейнах выдержки, а затем их отправка на радиохимическую переработку на ПО «Маяк». Но в связи с распадом СССР процесс затянулся на два десятилетия.

Уже в начале 2000-х гг. наибольшую проблему представляло топливо в 17-местных кассетах. Большинство этих кассет к тому времени находилось в бассейнах выдержки более 20 лет, что превышает их расчетный 15-летний срок эксплуатации. Поэтому предполагалось, что все они потеряли свою герметичность и заполнены водой бассейнов выдержки. При этом в них были загружены облученные ТВС более ранних и несовершенных конструкций со значительно большим выгоранием, а также практически все поврежденное топливо. Всего в кассетах содержится порядка 20% поврежденных при эксплуатации ТВС. Вероятное состояние продуктов коррозии топлива – это смесь в виде пульпы из продуктов коррозии компонентов топливной композиции с фрагментами графитовых втулок. Значительное количество топлива имело магниевую матрицу, которая при повреждении герметичности оболочки твэла подвержена коррозии в воде. Топливо также может оказаться на дне бассейна.

На заводе РТ-1 ПО «Маяк» находится на хранении 131 кассета К-17 (около 95 тонн ОЯТ), которые поставлялись туда в течение 10 лет, начиная с 1972 г. Кассеты размещены в глубоководной части бассейна выдержки. Кассеты из коррозионной стали в количестве 103 шт. и 28 кассет из черной конструкционной стали хранятся в подвешенном состоянии на консолях бассейна. Для исключения коррозии они помещены в нержавеющие пеналы. Применяемый способ обеспечивает безопасное хранение ОЯТ и предотвращает загрязнение вод бассейна продуктами деления ОТВС, но не дает гарантии, что в будущем не возникнут проблемы, которые приведут в дальнейшем к разрушению топлива в кассетах, а также к необходимости отказа от хранения кассет в подвешенном состоянии.

Выбор вариантов обращения с топливом

С учетом сложности ситуации с топливом АМБ, рассматривались самые разные варианты обращения с ним: отправка на временное хранение с последующим решением вопроса о переработке; отправка на длительное хранение с последующим захоронением; разделка и помещение в пеналы на самой АЭС, а затем отправка на переработку в ПО «Маяк»; доставка ОТВС на ПО «Маяк», разделка и переработка.

Однако, из-за большого количества аварийного топлива, его продолжающейся деградации и из-за дороговизны строительства современного хранилища для такого количества нестандартного топлива, было решено переработать ОЯТ АМБ на ПО «Маяк». Для этого нужно было провести ряд неотложных мероприятий по устранению угроз безопасному хранению ОЯТ на Белоярской АЭС (например, с 2001 года была организована система очистки воды бассейна выдержки), и в то же время подготовить решение двух задач – транспортировки топлива и его дальнейшей переработке на заводе РТ-1.

Транспортировка топлива

Для безопасного вывоза топлива с БАЭС на ФГУП ПО «Маяк» требовалась разработка специального транспортно-упаковочного комплекта (ТУК) для длинномерных ТВС длиной около 14 м и специального вагона-контейнера, провести обоснование безопасности транспортирования и хранения поврежденного топлива, а также отработки обращения с длинномерными ТВС.

В итоге РФЯЦ-ВНИИТФ совместно с ОАО «Уралхиммаш» к 2006 году разработали и запатентовали два варианта транспортно-упаковочного контейнера ТУК-84 для загрузки 17- и 35-местных кассет с ОЯТ АМБ. Контейнер ТУК-84 имеет длину более 15 метров, диаметр до 1,4 м. Кассеты с топливом загружаются в металлический герметичный пенал, а он уже размещается в прочном контейнере толщиной более 20 см. ТУК снабжен системами контроля температуры и давления внутри пенала с топливом.


Один из вариантов конструкции для транспортирования 35-местных кассет с ТВС. Масса контейнера 86600 кг, пенала 3820 кг и 35-местной кассеты 9650 кг.

Корпус ТУК-84 изготавливают по особой рулонной технике «витого сосуда», когда стальные полосы толщиной 5 мм и шириной 1,4 м навиваются и свариваются в цилиндр переменной толщины. Подобная технология применяется в создании сосудов высокого давления в химической промышленности. В сочетании с переменным сечением она позволяет создать особо прочный корпус с минимальной массой. В итоге ТУК для перевозки длинномерного топлива АМБ имеет массу менее 90 тонн, что позволяет транспортировать его по железной дороге на специальных вагонах без ограничений.


Механические испытания ТУК-84 на падение с высоты.

К 2014 году на ОАО «Уралхиммаш» в Екатеринбурге было изготовлено 6 унифицированных ТУК-84, позволяющих транспортировать всю номенклатуру хранящихся на БАЭС чехлов с топливом АМБ. ТУК был испытан на все виды аварийного воздействия, в том числе на падение с высоты 9 м на плоскость и с 1 м на штырь.

Контейнеры приспособлены для транспортировки как автомобилем, так и железнодорожным вагоном. В 2008 году шесть вагон-контейнеров для перевозки ТУКов были произведены на вагоностроительном заводе в г. Тверь.


Внешний вид вагон-контейнеров для перевозки ТУК-84. Его длина более 28 м. Источник.

В итоге в ноябре 2016 года на ПО «Маяк» прибыл первый опытный вагон-контейнер, доставивший на радиохимический завод кассету с ОЯТ реакторов АМБ, которая была извлечена из транспортно-упаковочного комплекта и помещена в бассейн-хранилище завода РТ-1. С 30 октября 2017 такие поставки осуществляются на регулярной основе в штатном режиме. В концу 2019 года был завершен первый этап вывоза ОЯТ - было вывезено 124 кассеты с ТВС АМБ.


Посмотреть как происходит доставка топлива и его выгрузка можно вот в этом видеосюжете от информационного центра ПО «Маяк».

Переработка ОЯТ на ПО «Маяк»

На ПО «Маяк» с 1977 года работает единственный в России завод по переработке ОЯТ РТ-1. На нем перерабатывается широкий спектр топлива энергетических и исследовательских реакторов, топлива ледокольного и подводного атомного флота. Однако линии по переработке топлива АМБ в силу его специфичности и небольшой серии, на РТ-1 никогда не было. Тем не менее, ряд исследований, проведенных ранее, показал принципиальную возможность переработки ОЯТ АМБ по технологии классического ПУРЕКС-процесса с растворением топлива в кислотах и выделением ценных компонентов (урана и плутония), но без «привязки» таких работ к технологии завода РТ-1. Проведенные позже исследования показали, что эта переработка возможна на недозагруженной второй линии переработки топлива быстрых реакторов на РТ-1. Так что принципиальных сложностей с самой переработкой нет. Однако необходимо создание инфраструктуры и цехов по приему и разделке ОЯТ АМБ. Для этих задач на ПО «Маяк» проектируется специальное здание отделения разделки и пеналирования (ОРП) для подготовки к переработке топлива, как уже размещенного на «Маяке», так и топлива в кассетах при их дальнейшей поставке с Белоярской АЭС.


Проект комплекса по обращению с ОЯТ на ФГУП ПО «Маяк», разработанный ЦПТИ. Источник.

В рамках ФЦП ЯРБ-1 (Федеральная целевая программа «Обеспечение ядерной и радиационной безопасности на 2008 год и на период до 2015 года») в 2012 году началось сооружение первой очереди комплекса по обращению с ОЯТ АМБ. В рамках той же программы финансировались работы по созданию ТУК-84 и необходимой инфраструктуры на самой Белоярской АЭС. В 2015 году завершен первый этап проекта подготовки отделения разделки и пеналирования ОЯТ, в том числе опытный стенд по разделке ТВС и реконструкция бассейна выдержки Б-4, позволившие с 2016 начать прием топлива на ПО «Маяк».


Опытный стенд по разделке ТВС на ПО «Маяк»

В конце 2019-го были разыграны конкурсные процедуры по достройке второго этапа ОРП («объекта 630»), стоимостью около 2 млрд рублей. Финансирование работ осуществляется уже в рамках ФЦП ЯРБ-2 (Федеральная целевая программа «Обеспечение ядерной и радиационной безопасности на 2016 – 2020 годы и на период до 2030 года»). В 2024 году планируется приступить к переработке топлива реакторов АМБ-100 и АМБ-200. До этого момента уже вывезенное топливо будет храниться на ПО «Маяк», а вывоз оставшегося ОЯТ будет произведен в 2026-2027 годах.

Стоит отметить, что решение проблемы топлива реакторов АМБ – это лишь один из примеров проблем ядерного наследия в виде накопленного топлива. Помимо него, многие реакторные установки накопили пусть небольшое по количеству, но разнообразное в силу исследовательских работ по качеству топливо, которое ранее не перерабатывалось – топливо некоторых исследовательских реакторов, экспериментальное топливо реакторов атомных подводных лодок. Часть из этого топлива дефектное. Кроме того, в большом количестве уже накопилось топливо мощных серийных реакторов АЭС – РБМК и ВВЭР-1000.

В рамках ликвидации этого ядерного наследия, на заводе РТ-1 ПО «Маяк» не только задействовали вторую технологическую нитку для переработки ОЯТ реакторов АМБ, но в 2016 году уже завершили реконструкцию и ввели в работу третью технологическую нитку. На ней можно перерабатывать топливо нескольких видов, включая то, которое раньше никогда и нигде не перерабатывалось. Например, первой операцией на модернизированной нитке стала переработка уран-бериллиевого топлива с атомных подводных лодок. На данной нитке стала возможной переработка длинномерного ОЯТ, такого как ВВЭР-1000, которого в России накоплено более шести тысяч тонн. В результате всех запланированных модернизаций, завод РТ-1 на ПО «Маяк» сможет перерабатывать практически всю номенклатуру отечественного ядерного топлива, как уже накопленного, так и вновь образующегося.


Доставка отработавшего ядерного топлива реакторов ВВЭР-1000 с Ростовской АЭС в декабре 2016. Источник.

После запуска участка разделки и переработки топлива АМБ на «Маяке», первую очередь Белоярской АЭС можно будет окончательно вывести из эксплуатации, разобрать и очистить площадку для нового промышленного строительства. Таким образом должен безопасно завершится жизненный цикл самых первых из реакторов российских АЭС промышленной мощности.

Использованные источники:

1. Проблемы ядерного наследия и пути их решения (том 1), 2012 г.
2. «Вывоз ОЯТ реакторов АМБ-100 и АМБ-200 Белоярской АЭС на ФГУП ПО «Маяк». Анфалова О.В и др. Вопросы радиационной безопасности, Номер: 2 (94) год: 2019
3. Конструкция транспортного упаковочного комплекта ТУК-84. Атомная энергия (Том 100, № 6 (2006)), Анфалова О.В. и др.
4. Создание технологий обращения с ОЯТ АМБ Белоярской АЭС. Кудрявцев Е.Г. Безопасность Окружающей Среды №1-2010: Обращение с ОЯТ.
5. Комплектация отработавшего ядерного топлива реакторов АМБ и ВВЭР-440 для обеспечения их совместной радиохимической переработки на ПО «Маяк». Кудинов А.С. Автореферат диссертации, 2015 г.
6. Возможности и перспективы переработки ОЯТ на заводе РТ-1. Презентация главного инженера ФГУП ПО «Маяк» Д. Колупаева на форуме «Атомэко-2017».

https://nucl0id.livejournal.com/361876.html

Это финальная часть из серии моих публикаций (см. тэг ОГФУ), посвященных вопросу ввоза обедненного гексафторида урана (ОГФУ) из Европы в Россию. Первая посвящена технологиям обогащения урана в России и мире. Вторая - истории контрактов на обогащение урана, экономике вопроса и тому зачем же к нам ввозят ОГФУ. Третья, разбитая на две части (1 и 2) - вопросам безопасности при обращении с ОГФУ и разбором популярных вопросов и мифов от Гринписа по этому поводу. Также я опубликовал интервью с автором доклада «Беллоны» об ОГФУ Александром Никитиным. Перед чтением этой финальной части рекомендую сначала ознакомиться с ними.

А сейчас я заканчиваю тему обзором практики и перспектив использования и возможного захоронения ОГФУ, ну и выводами по всем частям. Итак, поехали.


Коллаж к 4-й части: Гринпис, ЗОУ, МОКС-топливо, А.Никитин.

Статус и использование ОГФУ

Я уже подробно рассказывал про основное назначение "богатых хвостов" - ОГФУ с содержанием ценного изотопа U-235 в 0,2-0,25%. Его используют как вторичный источник урана для получения топлива современных АЭС. Из того объема ОГФУ, что сейчас везут из Германии, можно сделать годовой запас топлива для 10 АЭС, способных заменить половину угольных ТЭЦ в той же Германии и, соответственно, снизить выбросы CO2. Так что тут вопросов нет, ОГФУ с таким содержанием U-235 - это ценное сырье, просто не все могут экономически выгодно извлечь из него пользу (расчеты экономики я приводил тут).

Поэтому не удивительно, что в большинстве международных документов (например тут) и международных организаций ОГФУ называется крупным вторичным источников урана в настоящем и потенциально ценным сырьем для будущего. Однако везде справедливо добавляется, что возможности использования этого сырья в будущем будут сильно зависеть от многих факторов, которые пока предсказать сложно, и не исключается, что он может быть захоронен.

Даже на описанном выше самом популярном примере использования ОГФУ как сырья для дообогащения урана видно, что пока далеко не все страны могут делать это технологически, не везде это оправдано экономически и не у всех такая потребность вообще есть. Поэтому практически общим местом является то, что это материал, который пока нужно безопасно и дешево долговременно (порядка 100 лет) хранить, искать ему применение, а уж вырастет на него спрос или нет в будущем - там видно будет.

При этом в разных странах ситуация разная в силу исторических, технологических и экономических причин, поэтому из этой концепции на национальных уровнях вытекают разные интересные нюансы. Например, Россия, Франция, Великобритания рассматривают ОГФУ (а точнее - обедненный уран) как ценный ресурс для будущего или уже используют его в настоящем. В США часть ОГФУ действительно признана отходом (ниже разберемся почему), в Германии такой сценарий наиболее вероятен (ну там вообще перспективы атома никакие, так что не удивительно).

Вариантов использования обедненного урана из ОГФУ довольно много, часть из них применялась в промышленности (утяжелители в авиации, судостроении и даже в формуле-1), часть применялась в военных целях (сердечники для снарядов и наполнители брони, а также элементы термоядерных бомб), часть перспективных направлений исследуется (как материал для радиационной защиты для разных задач, для использования в полупроводниках, катализаторах или сорбентах) и т.д. Но тем не менее объемы этого использования небольшие, а часть (военная) - вообще так себе перспектива, которую не хочется рассматривать. Но давайте рассмотрим подробнее то направление, с развитием которого во многом и связаны надежды атомщиков.

МОКС-топливо

Помимо использования ОГФУ для доизвлечения 235-го изотопа урана, можно использовать его в виде топлива для АЭС и другим способом - как источник 238-го изотопа урана в МОКС-топливе. МОКС - это топливо, изготовленное из смеси оксидов плутония, выделенного из отработанного ядерного топлива (ОЯТ), и оксидов урана, обычно как раз обедненного, полученного из тех самых запасов ОГФУ. В типичном атомном реакторе помимо деления изотопа урана U-235 образуется плутоний Pu-239 при захвате нейтронов изотопом U-238. При этом Pu-239 ведет себя очень похоже на U-235 - тоже делится тепловыми нейтронами с похожим выделением энергии. В среднем, в топливе АЭС за время его работы 2/3 энергии выделяется за счет деления U-235, и до 1/3 энергии - за счет распада образующегося там Pu-239. В выгружаемом ОЯТ несгоревшего плутония - до 1% по массе, примерно как и несгоревшего U-235.

Ежегодно с ОЯТ из реакторов АЭС достают около 70 т. плутония. В принципе, если его выделить и переработать в МОКС-топливо, то его хватило бы для загрузки до 20% всех АЭС. Так что вовлечение плутония в топливный цикл позволяет более эффективно использовать полезные топливные ресурсы - и урана и плутония. И на самом деле отношение к ОЯТ (отход/не отход) пролегает примерно по той же границе в разных странах как и к ОГФУ, да на самом деле и ко всему остальному тоже - если технологии есть и позволяют с субстанцией обращаться и извлекать полезные компоненты - то это не отход, если нет - то тут все сложнее. Просто перерабатывать ОЯТ, как и эффективно и в большом количестве обогащать уран, умеет очень ограниченное количество стран.

Переходя от теории к практике, надо вспомнить первую из упомянутых в дисклеймере прошлой статьи новостей. В январе в реактор БН-800 энергоблока № 4 Белоярской АЭС была загружена первая серийная партия МОКС-топлива, а в июне подготовлена полная загрузка для всей активной зоны реактора, на которую он будет переведен к 2022 году.


Реактор БН-800 на Белоярской АЭС. Фото автора, живущего в 30 км от нее.

Так что рассказы о том, что Росатом накапливает запасы обедненного урана для того чтобы затем использовать их в замкнутом топливном цикле в быстрых реакторах (а в планах и в обычных тоже) - не просто разговоры про будущее, как говорит Гринпис. Это уже происходит. Да, конечно, объемы использования этого топлива мизерны по сравнению с накопленными запасами ОГФУ - десятки тонн в год против около миллиона тонн накопленного ОГФУ. При таких темпах использования запасов ОГФУ хватит на сотни тысяч лет. Но тем не менее это работающая технология, а не фантазия. За работающими реакторами БН-600 и БН-800 в среднесрочной перспективе светят пока лишь БН-1200 и БРЕСТ-ОД-300 и исследовательский МБИР. За границей "быстрые" планы пока тоже ограничиваются единицами реакторов. Планы по масштабному внедрению быстрых реакторов во второй половине 21-го века пока есть только у Китая (и частично России, но лишь по заявлениям), который и сейчас является локомотивом развития объемов атомной энергетики мира. Однако при благоприятных условиях у быстрых реакторов может появиться второй шанс. В частности, минимум 4 из 6 перспективных направлений реакторостроения IV-го поколения - это именно быстрые реакторы.


Тепловыделяющая сборка (ТВС) для реактора БН-800. Источник.

Впрочем, МОКС-топливо используется не только в быстрых реакторах, но и на обычных АЭС, в тепловой атомной энергетике. Сейчас до 5% нового используемого топлива АЭС мира и до 10% - во Франции (в 24 реакторах) - это именно МОКС-топливо.

Франция вообще тут лидер, их крупнейший завод по переработке ОЯТ в La Hague перерабатывает до 1700 т ОЯТ в год - это примерно 70% всего ОЯТ Западной Европы. При этом доля атомной энергетики Франции от европейской - около 55%. Так что они перерабатывают не только свое топливо, но и топливо из Германии, Швейцарии, Бельгии, Нидерландов, Италии и даже не из Европы - из Японии и Китая. Правда масштабы использования плутония из этого топлива для производства МОКС не такие большие как могли бы быть - не более 200 т топлива в год. Так что когда Гринпис заявляет, что ни одна страна в мире не везет к себе ядерные отходы (а ОЯТ они тоже называют отходами, как и ОГФУ) - смело можно напоминать им про переработку ОЯТ во Франции. И это при том что радиотоксичность ОЯТ несопоставимо выше, чем у ОГФУ.


Крупнейший в мире завод по переработке ОЯТ La Hague, Orano, Франция. Источник.

В России тоже планируют расширять использование МОКС-топлива при постепенном переходе к двухкомпонентной атомной энергетике (вот интересная презентация об этом) - с тепловыми и быстрыми реакторами. Быстрые реакторы тут нужны для улучшения изотопного состава плутония и его расширенного производства. Правда в основном в этой двухкомпонентной системе предполагается делать упор на переработку ОЯТ для РЕМИКС-топлива (неразделенная смесь выделенного из ОЯТ урана и плутония с добавкой обогащенного урана) для реакторов ВВЭР. Опытный центр по новой технологии переработки ОЯТ сейчас вводят в Железногорске. Все это не только позволит включить в топливный цикл делящиеся изотопы урана и плутония из отработанного топлива, сократив тем самым использование ресурсов свежего урана до 20%, но и решить проблему обращения с ОЯТ, существенно уменьшив объемы захоронения высокоактивных отходов (до 100 раз) и время, которое они представляю угрозу (с сотен тысяч лет до сотен лет).

Так что это все тоже история про рациональное использование ресурсов, снижение рисков и вреда для окружающей среды, за что так выступают экологи-активисты. И при этом это история про изменение облика атомной энергетики и решение ее текущих проблем (типа обращения с ОЯТ), что антиядерным активистам уже совсем не нравится.

Всего к текущему моменту в мире использовано лишь около 2000 т МОКС-топлива, а ежегодные мощности по его производству в России, Франции, Англии и Японии составляют не более 400 тонн. А значит существующих в мире запасов ОГФУ (около 2 млн т.) при нынешнем объеме использовании хватит на десятки тысяч лет. При этом ежегодно добывается и используется около 50-60 тыс. тонн урана, большая часть которого так же переводится в гексафторид для обогащения, а значит до 90% его объема переходит в категорию ОГФУ, пополняя его мировые запасы.

Из вышеперечисленного мы должны честно констатировать минимум 3 факта: - Сейчас сложно однозначно сказать будет ли в будущем в мировом масштабе существенно увеличиваться или уменьшаться объем использования ОГФУ в виде МОКС-топлива. Прогнозов и факторов, на это влияющих, много. Но у России и ряда других стран планы по такому расширению есть.
- Существующих запасов ОГФУ при нынешних темпах использования хватит на тысячи лет.
- Темпы образования нового ОГФУ превышают темпы его использования.
Означает ли это, что объемы накопленного ОГФУ только увеличиваются? Как ни странно нет. Давайте разберемся почему.

Урану - да. Гексафториду - нет

Для использования в качестве ядерного топлива нужны делящиеся тяжелые элементы - уран или плутоний. Их химическая форма (обычно это оксиды, либо в будущем нитриды или другая экзотика) играет свою роль определяя плотность и прочностные характеристики топлива, но вторична для его ядерно-физических свойств по сравнению с изотопным составом делящегося материала. Поэтому в запасах ОГФУ ценность как топливный ресурс составляет именно уран. И несмотря на относительную безопасность обращения с ОГФУ, все же эта химически опасная фторидная форма не лучшее решение для длительного хранения.

Поэтому общемировым трендом является деконверсия, или обесфторивание запасов ОГФУ, т.е. перевод гексафторида урана в другую химическую форму - в закись-окись урана (ЗОУ, или U3O8). ЗОУ - это термически и химически устойчивое соединение, нерастворимое в воде и нелетучее. Самое оно для длительного хранения и даже, если такая задача возникнет, захоронения, т.к. это как раз и есть одна из наиболее распространенных в природе форм соединения урана, еще и менее радиоактивная чем природный уран. При этом при деконверсии помимо оксидов урана из гексафторида получают другие продукты с содержанием фтора. Например, тот же безводный фтороводород HF, применяющийся в промышленности. Так что гексафторид урана выступает еще и вторичным источником фтора, который сейчас в России добывают из китайского сырья.

Так вот, накопления ОГФУ в мире не происходит именно потому, что темпы его перевода в ЗОУ сопоставимы с темпами образования нового ОГФУ - около 60 тыс. т. в год. И темпы деконверсии будут только нарастать, так что в ближайшие десятилетия мировые запасы ОГФУ будут переведены в более безопасную форму.


Мировые мощности по деконверсии ОГФУ в закись-окись урана. На текущий момент около 25% мировых запасов ОГФУ уже переведены в более безопасную оксидную форму. Во Франции - 75%, в России и США - около 10%. Источник.

Опыт Франции

Лидерами по деконверсии являются французы. У них законодательно необходимо запасы ОГФУ переводить в закись-окись для длительного хранения, и отходами они не считаются. Первая мощная установка «W1» по переводу гексафторида в ЗОУ разработана и запущена у них еще аж в 1984 году. Ее производительность 10 тыс.т. ОГФУ в год. Позднее построили вторую установку «W2» той же производительностью. Мощности по деконверсии во Франции уже превышают объемы образования нового ОГФУ, так что запасы их ОГФУ сокращаются. По разным оценкам до 300 тыс. т ОГФУ (не только французских) во Франции уже переведены в более безопасную форму оксидов.

Полученные запасы ЗОУ хранят в металлических контейнерах DV-70 c толщиной стенок в 5 мм, объемом по 3 м3 и вмещающих по 10 т. ЗОУ. Контейнеры хранят в несколько ярусов в ангарах на территории двух французских атомных заводов - в Bessines и Tricastin. При этом из 10 т. ОГФУ получается 8 т. ЗОУ, а с учетом более компактной упаковки ЗОУ еще и занимает в 5-6 раз меньшую площадь при хранении.


Хранилища ЗОУ во Франции. Хранятся они такими штабелями в легких ангарах на атомных производствах как запас и сырье на будущее, поскольку у атомной промышленности и энергетики Франции планы на это будущее пока есть. Источники фото (1 и 2).

Опыт Urenco в Европе

Компания Urenco - второй по величине игрок на мировом рынке обогащения урана после нашего ТВЭЛа (дочка Росатома). Я подробно писал о них в прошлых статьях. В Европе у них три завода - в Великобритании, Нидерландах и Германии. Они работают в разных странах, а их заказчики - по всему миру. Так что эта коммерческая компания работает уже почти полвека по всем международным и национальным законам. При этом это не атомная госкорпорация или чья-то национальная компания, как в России, Франции или Китае, которые помимо решения коммерческих задач занимаются составлением и реализацией стратегии развития атомных отраслей в своих странах и на мировых рынках (при всех плюсах и минуса такого подхода). Urenco - это компания, чей основной бизнес - это именно обогащение урана для коммерческих АЭС по их запатентованной центрифужной технологии. Остальное для них вторично. Поэтому они просто зарабатывают на том что делают хорошо и извлекают выгоду там где это возможно для них и их партнеров. Это не лучше или хуже других подходов, просто это реальность и особенность, которую надо понимать говоря про рынок ядерных материалов и обогащения урана.

Поэтому, когда Urenco было выгодно, они отправили часть своего ОГФУ на деконверсию во Францию. Из 300 тыс. т. переработанного французами гексафторида, 46 тыс.т. (в пересчете на металлический уран) - это ОГФУ европейской Urenco, переработанного по контрактам с 2003 по 2014 год. Полученный ЗОУ Urenco забрала и передала нидерландской организации по обращению с радиоактивными отходами CORVA, опять же, посчитав это для себя выгодным. Ведь планов по производству в будущем МОКС-топлива у Urenco нет.

Кстати, потомки Рембрандта, Босха и прочих Брейгелей в голландской CORVA весьма творчески подошли к вопросу оформления своих хранилищ для радиоактивных отходов и материалов - необходимость согласования и получения одобрения у местных общин к тому обязывала (нам бы так!). Поэтому они сделали их символически красивыми снаружи, а внутри вообще открыли филиал местных музеев и картинную галерею.


Это здание для высокоактивных отходов, образовавшихся при переработке во Франции топлива единственной в Нидерландах АЭС Borsele (мощность всего 440 МВт, и она расположена тут же неподалеку) и единственного голландского исследовательского реактора. Со временем здание будут перекрашивать в менее яркий цвет, символизируя постепенный спад тепловыделения и активности отходов.


А это картинная галерея, организованная прямо внутри хранилища РАО. Отличный способ совмещения приятного с полезным - и прикоснуться к искусству и увидеть, что РАО - это не страшно. И это важно как для работников, так и для посетителей.


А в этом здании (тут показан проект и рендер) около 100 лет будут хранить обедненный уран в виде ЗОУ. На фасаде размещены крупнейшие в Европе солнечные часы авторства известного голландского художника William Verstraeten. Они символизируют важность времени в вопросе обращения с радиоактивными отходами и материалами.

К 2130 году в Нидерландах должны запустить в работу глубинный пункт захоронения радиоактивных отходов. Пока проект хранилища хранилищаOPERA выглядит вот так. Если к тому времени ЗОУ не найдут применение, его тоже поместят туда. При этом цена вопроса - 2 млрд евро. Что в пересчете на кг обедненного урана - около 7,7 евро за кг.

Другой пример прагматичного подхода Urenco - это решение в 2010-м году самой построить завод по деконверсии на площадке в Кайпенхерсте (Великобритания) - Tails Management Facility (TMF). В 2020 году его должны полностью запустить. Возможно, таким образом они решили экономить на французских услугах по деконверсии (хотя технологию купили у них, как и все в мире), возможно - решили зарабатывать на аналогичных услугах для английской Nuclear Decommissioning Authority (NDA), у которой есть свои запасы ОГФУ, оставшиеся от работы английского газодиффузионного завода в Кайпенхерсте, работавшего до прихода на площадку Urenco. Не случайно завод по деконверсии построен именно на английской площадке Urenco, а не в Германии или Нидерландах, где таких запасов нет. Общие запасы ОГФУ в Кайпенхерсте, от Urenco и NDA - около 130 тыс.т. И нюанс в том, что теперь ОГФУ Urenco из Германии и Нидерландов тоже будут отправлять сюда на деконверсию. И где Гринпис, говорящий что никто кроме "ядерной помойки" России к себе чужой ОГФУ не везет? Возят, еще как, уже много лет и в полном соответствии с международными правилами и законами.

Кстати, англичане тоже ОГФУ и полученный из него ЗОУ отходом не считают. После переработки обедненный уран принадлежащий NDA останется в Кайпенхерсте на длительное хранение под управлением Unenco, как и часть ЗОУ самой Urenco. Атомная энергетика в Великобритании развивается и они вкладываются в исследования способов использования обедненного урана.

В Германии отношение к атомной энергетике самое негативное из стран, где работает Urenco. Поэтому пока их обедненный уран из Гронау будут переводить в форму ОЗУ для длительного хранения, а потом, скорее всего, будут захоранивать в качестве низкоактивных отходов, потенциально в объеме до 100 тыс.тонн. Однако пока даже в Германии ОГФУ, ОЗУ и обедненный уран не имеет статуса радиоактивных отходов.

И да, идея отправить часть ОГФУ на дообогащение в Россию - это тоже прагматичное решение Urenco, взаимовыгодное и для Росатома, т.к. Urenco получает обратно 30% этого урана в виде эквивалента природному, избавляется от дважды обедненного урана (да, такая мотивация наверняка тоже присутствует), а Росатом зарабатывает на обогащении и получает то, что считает ресурсом. При этом практика, когда обедненная часть урана остается у обогатительного завода - общемировая, просто обычно это ОГФУ после обогащения природного урана, а в России - еще и после обогащения ОГФУ.

Опыт США

В США подход к статусу ОГФУ двоякий, поскольку там есть ОГФУ, имеющий разных собственников - и частных и государственных. У них есть два крупных закрытых предприятий по диффузионному обогащению урана в Падьюке и Портсмуте, принадлежащих Министерству энергетики (Department of Energy - DOE). Выше я показывал фото их складов со спутников. На них скоплены основные запасы ОГФУ в США - около 800 тыс.т. В 2004 году они приняли план по выводу заводов из эксплуатации, и по обращению с запасами ОГФУ (Portsmouth/Paducah Project Office Mission ). Программа предполагает деконверсию ОГФУ в ЗОУ с попутным получением фторсодержащих продуктов и высвобождением тары от ОГФУ, а это более 60 тыс. стальных контейнеров. При этом после обесфторивания ОГФУ они планируют разместить обедненный уран (ОУ) в форме оксида на долговременное хранение на трех площадках, приспособленных для хранения радиоактивных отходов (РАО). Однако что с ним делать они окончательно не определились и к РАО по умолчанию не относят, полагая его возможное дальнейшее использование. И даже запустили целую программу исследования способов его будущего применения.


Хранилище ОГФУ в США. Источник.

Любопытно, что примерно 20% их запасов ОГФУ - это довольно "богатые" хвосты - более 0,34%. Т.е. это вполне себе экономически привлекательное сырье, из которого можно получить до 40 тыс. т. эквивалента природного урана - почти годовую его добычу во всем мире. Но своих свободных мощностей у них нет, а дообогащение их хвостов в России, как это делают европейцы, в США ограничено законодательно. Но они не исключают возможности дообогащения ОГФУ в случае появления у них новых технологий и желающих этим заниматься. В частности, DOE планирует в течение 40 лет передать до 300 тыс.т. ОГФУ (около 40% запасов) будущему консорциуму Global Laser Enrichment (GLE), разрабатывающему перспективную технологию лазерного разделения изотопов. Дела у GLE пока идут так себе, но важно само намерение и масштаб - DOE рассматривает минимум 300 тыс. т. ОГФУ (37% запасов) как сырье для дообогащения, а не отход.

Но кроме старых федеральных запасов, в США есть и новый ОГФУ, который образуется у частных обогатительных компании. Точнее, это один обогатительный завод Urenco USA (см. предыдущую статью). И вот для таких частников (нынешних и будущих) США определили, что пусть они сами решают что делать с ОГФУ: придумают как выгодно использовать - пожалуйста, а если нет, то им оставили такую опцию, что они имеют право сдать ОГФУ и обедненный уран в собственность DOE в статусе низкоактивных РАО. И Urenco решили, еще до постройки завода, что им так будет выгоднее и что они так и будут делать. И именно то, что они имеют право так делать и подтвердил меморандум 2005 года в отношении отходов завода Urenco USA (он же LOUISIANA ENERGY SERVICES, L.P.). Но Гринпис любит ссылаться на этот меморандум как подтверждение того, что якобы в США с 2005 года ОГФУ отнесли к числу радиоактивных отходов. Все, как мы видим, несколько сложнее. По крайней мере насколько я смог в этом разобраться, хотя не исключаю, что я что-то не так понял.

Кстати, максимальная суммарная мощность установок по деконверсии ОГФУ в США составляет около 22 тыс.т. в год. Но пока за 9 лет они перевели в форму оксидов чуть более 70 тыс. т. ОГФУ, что даже меньше, чем в России за тот же срок. Переработка всех запасов в США по планам займет еще не менее 30 лет.

Опыт и планы России

В России на АО «ПО ЭХЗ» в Зеленогорске с 2009 году работает установка по деконверсии и обесфториванию ОГФУ по все той же французской технологии, и называется она «W-ЭХЗ», по аналогии с французской "W", на конец прошлого года на ней переведено в форму ЗОУ уже около 100 тыс.т. ОГФУ, т.е. более 10% российских запасов. При этом получены и отгружены потребителям 52 тыс. тонн фтористоводородной кислоты и более 10 тыс. тонн безводного фтористого водорода HF. Частично они идут на повторную конверсию природного урана для обогащения. Тем самым исключается необходимость закупки в Китае флюорита - основного сырья для получения фтора в России.


Установка «W-ЭХЗ» в Зеленогорске, на которой уже 100 тыс.т. ОГФУ переведено в ЗОУ.

У Росатома существует Программа безопасного обращения с ОГФУ, которая подробно обсуждалась и даже корректировалась за последние полгода в рамках работы Общественного совета Росатома и его рабочих групп по этой теме, в том числе с участием представителей Гринпис. Согласно программе к 2024 году будет введена в эксплуатацию еще одна установка деконверсии «W2-ЭХЗ». Контракт на нее с французской компанией Orano за 40 млн евро уже заключен) в декабре 2019-го. А к 2028 введут и «W3-ЭХЗ», что позволит увеличить мощности по обесфториванию в Зеленогорске до 30 тыс.т./год.


Получаемые контейнеры DV-70 с ЗОУ в Зеленогорске, такие же, как в Европе.

Параллельно, до 2026 года две установки W будут размещены и в Новоуральске. Проектирование там уже тоже начато. Таким образом, общие мощности по обесфториванию ОГФУ в России составят до 50 тыс.т. в год - что будет больше, чем у любой другой страны мира. При этом разрабатываются и собственные технологии обесфторивания, но пока они не нашли масштабного применения. Все эти планы позволят перевести все запасы ОГФУ в безопасную форму закиси-окиси урана к 2057 году. Первоначальный вариант программы полгода назад предполагал что ликвидация запасов будет к 2080 году, так что обсуждение пошло программе на пользу и сократило этот срок.
Кроме того, планируется ликвидировать две из четырех существующих на текущий момент площадок хранения обедненного урана - в Северске и Ангарске, оставив лишь две, где будут установки обесфторивания - в Новоуральске и Зеленогорске.

Как видим, программа обращения с ОГФУ у России вполне на мировом уровне. Еще бы хранилища сделать красивые как в Нидерландах и запустить серию быстрых реакторов...

Выводы по всем частям и теме вообще:

1. Гексафторид урана, как и различные другие формы обедненного урана вообще, рассматриваются не как отход а как ресурс не только в России, но и во многих странах мира. Обращение с ним, его хранение, переработка, перевод в разные формы, также осуществляется в разных странах, включая Европу и США, а его международные перевозки для переработки, не только в Россию, обычная практика. Хранение на предприятии обедненной фракции урана после его обогащения - тоже обычная международная практика. Конечно, в каждой стране и компании есть свои особенности и нюансы. Одной из особенностей России и Росатома является возможность (и потребность) дообогащения больших объемов ОГФУ.

2. Гринпис и другие экологические организации и активисты протестуя простив ввоза ОГФУ в Россию подают информацию по теме как минимум неточно, с элементами неосознанных или преднамеренных манипуляций и искажений. Хотя и достоверные факты и справедливые вопросы в их словах есть. Они руководствуются своими установками, что атом - это плохо, и от него надо отказываться, и пытаются навязать это мнение как единственно верный вариант при любом удобном случае. Однако даже разбор практики обращения с ОГФУ в мире, который я сделал в своих статьях, показывает, что их идея о том что это отход - далеко не доминирующая и как минимум не единственно возможная. Да и отходом кроме антиядерных активистов и организаций ОГФУ мало кто называет. В документах немецкого и нидерландского правительств, на которые ссылается Гринпис и Экозащита говоря о транспортировке отходов, ОГФУ называют ядерным или делящимся материалом.

3. Росатом в ситуации с ввозом ОГФУ, на мой взгляд, провалил информационную кампанию и потом лишь пытался наверстать упущенное. Его традиционная закрытость, нежелание и неготовность своевременно делиться информацией, приводят к плачевным результатам. Вообще, Росатом большой, и в его структуре топливная компания ТВЭЛ и экспортная ТЕНЕКС, которые и занимаются ввозом и переработкой ОГФУ, далеко не самые открытые. Единственный полезный результат Гринпис в этой истории - то что ТВЭЛу дали указание идти на контакт с возмущенной общественностью и делиться информацией. Пусть они и не ответили на все вопросы, да и доклад об ОГФУ написали не они, а Беллона и Общественный совет. Однако и негатива от действий Гринпис много - в виде подогревания радиофобии в обществе и навязывания неверного мнения о том, что "Россия - ядерная свалка". Целям Гринписа это, конечно, отвечает, но стратегически это ложный навязываемый выбор.

4. С учетом пункта 1, молчание Росатома по ряду вопросов еще не означает, что имеет место прикрытие деятельности по ввозу в Россию чужих радиоактивных отходов. Равно как и антиядерная деятельность Гринпис в России по любому поводу не означает, что это происки врагов и конкурентов. И то и другое в общем случае - это домыслы и конспирология, приводящая к неверным выводам и действиям.

5. Но главный мой вывод вот в чем. В Прекрасной России будущего нужна и открытость крупных атомных корпораций и предприятий (а сама она не возникнет), и развитый общественный контроль за опасными производствами и технологиями (любыми, а не только теми которые кто-то назначил плохими), и компетентные СМИ, суды и надзорные органы, и сильные и грамотные независимые экологические НКО, в том числе грамотные в атомных вопросах, и больше доверия между условными властями и обществом, которое без всего вышеперечисленного не возникнет. В атомной отрасли полно проблем, и специалисты их знают не хуже активистов, хотя понимают под ними они обычно совершенно разное. Но для их решения нужна не только политическая воля, ресурсы, технологии, опыт и специалисты, но и наличие работающих механизмов достижения общественного консенсуса. Пусть это все и далеко за рамками рассмотренной темы, и я многое на себя беру рассуждая об этом будучи специалистом лишь в ряде атомных вопросов, но мне кажется что общественный резонанс по ОГФУ и по многим ядерным вопросам вызван именно этим клубком общественных проблем в нашей стране, а не одними лишь техническими вопросами. Как говорится в старом советском анекдоте про сантехника - "тут всю систему менять надо".

Поддержать автора
Если вам понравилась моя статья, то вы можете сказать об этом в комментариях (критики то обязательно мне понапишут), а также поощрить будущие публикации материально - на карту Тинькофф 5536 9137 7974 2317. И подписаться на мой Youtube-канал.


ЧИТАТЬ ДРУГИЕ ЧАСТИ ПО ПОРЯДКУ>>> ЧАСТЬ 1, ЧАСТЬ 2, ЧАСТЬ3 и ЧАСТЬ 4, ЧАСТЬ 5 . Или просто по тэгу "ОГФУ".

https://nucl0id.livejournal.com/361473.html

Продолжая тему ввоза урановых хвостов из Европы в Россию (см. тэг ОГФУ), публикую свое интервью с Александром Никитиным - одним из авторов доклада об ОГФУ, руководителем Беллоны и руководителем комиссии по экологии Общественного совета Росатома. А помимо этого - капитаном 1-го ранга в запасе и единственным человеком в России, оправданным после обвинений ФСБ в разглашении государственной тайны за подготовку доклада о радиоактивных проблемах Северного флота в 1995 году.

Так что мы поговорили не только о текущей истории с ОГФУ, но и о проблеме экологических организаций в России. Ниже публикую видео нашего разговора, занявшее 1 час 20 минут, выложенное у меня на youtube-канале (подписывайтесь на него!). Под катом будет частичная расшифровка. Полную решил не делать, т.к. часть вопросов уже рассмотрены мной в этой и предыдущих публикациях (но я все равно рекомендую послушать разговор, поскольку нюансов там много), сделаю тут расшифровку лишь некоторых моментов разговора, не затронутых ранее в моих публикациях - о том, как эта история с ОГФУ проходила через Общественный совет Росатома, как в его работе участвовал Гринпис, ну и вообще о том как живется экологическим организация в России и что делать простым людям, которых волнуют вопросы радиационной и ядерной безопасности.


Видеозапись интервью. В описании видео на Youtube указаны тайм-коды, где можно сориентироваться по обсуждаемым вопросам.


Частичная расшифровка интервью:

10 лет назад была похожая история с ввозом ОГФУ из Европы и протестами. Чем та ситуация отличалась от нынешней и чем закончилась?
Я как раз пришел в Общественный совет Росатома, когда эта дискуссия была в разгаре. И помню все слова Кириенко по тому вопросу и как он это тогда объяснял. Ввоз ОГФУ в Россию начался еще в советское время. Но 10 лет назад шум был поднят, как и сейчас, Гринписом. Это известная уважаемая организация, у них есть отделения за рубежом. Тогда Гринпис из Германии этот вопрос поднял, дал информацию Гринпису России и те стали эту информацию раскручивать. Беллона тогда тоже присоединилась к этому процессу, поскольку ОГФУ выгружали в Санкт-Петербурге, чуть ли не в центре города, как и сейчас. И этот процесс надо было каким-то образом понимать и освещать. Но когда подняли этот шум, контракт между ТВЭЛ и немцами уже заканчивался. И когда этот вопрос подняли на Общественном совете Кириенко сказал, что с завершением контракта закончится и ввоз. Но это не так было, как сейчас объясняют некоторые коллеги, что мол начался протест и поэтому закончили ввоз. Нет. Просто закончился контракт. И обещаний не ввозить больше ОГФУ Кириенко не давал.

Как развивалась история с ввозом ОГФУ в 2019 году?
Те, кто занимался этим контрактом, ТВЭЛ и ТЕНЕКС, они тогда, 10 лет назад, не очень в это вникли, поскольку это прошло быстро и мимо них. Поэтому на этот раз, когда появился новый контракт, они просто тихо начали его исполнять, никому ничего не говоря, не оповещая, считая, что это просто сделка между двумя коммерческими организациями. И опять, как и 10 лет назад, появилась информация немецкого Гринпис о том, что везут ОГФУ в Россию, российский Гринпис и некоторые другие организации поменьше и активисты, которые за этим следят, информацию подхватил и разгорелся этот скандал.

Когда разгорелся скандал, собрали специальное заседание Общественного совета Росатома по этому вопросу, пригласили руководство ТЕНЕКСА и ТВЭЛа, и попросили объяснить, что происходит. Они объяснили, и Лихачев (прим. - гендиректор Росатома) сказал, чтобы вся эта информация о том насколько это законно, насколько это опасно или неопасно, насколько необходимо, в чем суть этих действий, чтобы она была достоянием общественности. Он попросил меня создать рабочую группу по обращению с ОГФУ в Общественном совете, пригласить в нее всех желающих кто хочет войти. В работе группы участвовали и представители Гринпис, РСоЭС, других организаций, несколько журналистов, члены рабочей группы ОС по обращению с РАО и ОЯТ. Еще начались дискуссии в Санкт-Петербурге, через который доставляли ОГФУ в Россию, там ряд местных депутатов выступили, в том числе оппозиционных.

И тогда начался процесс работы со всеми категориями общественности, процесс просвещения – что делается, как, зачем и т.д. Были организованы технически туры на разгрузку судна с ОГФУ, куда пригласили всех желающих, показали, как все происходит, как перегружают ОГФУ на железнодорожные платформы, какие при этом уровни радиации и т.д. Поговорили с капитаном судна, ему задали массу вопросов журналисты. Короче, шел процесс ответов на вопросы об ОГФУ, причем всем желающим. Было несколько заседаний рабочей группы, где вопросы задавали и на словах и письменно. ТВЭЛ сказал, что они обновляют принятую ранее программу обращения с ОГФУ с учетом пожеланий и вопросов выставленных в этот раз. Был организован тех-тур в Зеленогорск (прим. - там переводят ОГФУ в ЗОУ), куда позвали всех желающих. Правда Гринпис отказался по непонятным причинам, сказав, что им не удобно и они скажут, когда им удобно. Но так ничего и не последовало.

На одном из заседаний рабочей группы было высказано предложение подготовить информационный ресурс по теме в виде доклада, как подробного, так и краткого. Не насколько огромный, чтобы там можно было утонуть, достаточно простой, но отражающий все стороны, связанные с обращением с ОГФУ. Вот откуда растут ноги у этого доклада, который мы подготовили и презентовали.

Как вы относитесь к Гринпис, и как объясняете их антиатомную мотивацию?

Я как правило не обсуждаю и не осуждаю различные организации, которые что-то делают. Они считают, что надо что-то делать и делают. В т.ч. Гринпис. Считают, что должны занимать такую позицию в отношении области использования атомной энергии. Я неоднократно с руководством Гринпис дискутировал по этому поводу. Просто у них есть своя стратегия по отношению к области использования атомной энергии – и АЭС, и радиоактивных отходов, и ОГФУ – всему. У них есть позиция, всем известная и ими не скрываемая.

Получается, что у них есть позиция, которая не меняется, чтобы им не говорили и не объясняли. Они были в рабочей группе Общественного совета по ОГФУ, они задавали вопросы, получали ответы. Их позиция по поводу ОГФУ как-то поменялась?

Нет, не поменялась. И я честно говоря даже немного удивился, потому что одна из их позиций в отношении атомного ведомства – не принимать участия ни в каких его мероприятиях – конференциях, слушания и т.д. Это одно из их правил. Поэтому, когда коллеги появились на рабочей группе, я удивился. И еще. Когда я говорю со своими коллегами экологами, то я говорю, что если вы экологи, то вас в первую очередь должны интересовать вопросы экологической безопасности, охраны окружающей среды и защиты людей. Но если вы переходите на экономику, на деньги, на политические вещи, то это уже другая работа.
Большинство вопросов, которые нам прислали из Гринписа, они касались или экономики (затраты, выгода и т.д.), или стратегически-концептуальные, типа насколько вы уверены в перспективах замкнутого ядерного цикла, или какая позиция США и почему у вас другая позиция. Т.е. это вещи, по которым конечно можно дискутировать, но если ты хочешь решить конкретный вопрос, например, который мы перед собой поставили – законность и безопасность, то мы на них ответили в своем докладе. Вопросы экономики, конечно, интересны, нам не показывают контракты, да, ссылаясь на коммерческую тайну, а Гринпис говорит – покажите. Ну…

Но действительно, если какие-то цифры не говорят, пусть и по понятной причине, это вызывает определенные подозрения. О Гринпис мы поговорили. Расскажите, как повел себя Росатом в этой истории, на все ли вопросы ответили, как они вообще отнеслись к необходимости общаться с Гринпис?

Это был тот случай, когда их, т.е. предприятия, задействованы в ввозе ОГФУ, как говорят, немного нагнули. В первую очередь это сделал руководитель ведомства (прим. - Лихачев). Если бы он не собрал заседание и не сказал работайте с общественностью и делайте это, это и это, то они скорее всего ушли бы от этого. Росатом - это огромная структура, у них огромное количество организаций и предприятий, каждое из которых по тем или иным причинам старается не выдавать информацию и не отвечать на вопросы журналистов и общественников пока их не заставляют.

Вот в чем собственно важность этой работы, хотя меня многие коллеги из общественных экологических организаций критикуют за то, что я сижу в Общественном совете Росатома и руковожу комиссией по экологии. Но важность этой работы в том, что иногда и зачастую только через совет и комиссию мы можем достучаться до той информации, до которой мы иначе не можем достучаться – нам или формально ответят, или вообще скажут, что это конфиденциально. И тогда мы вообще ничего не получаем. Без контактов с руководителями организаций Росатома через общественный совет иногда даже самой элементарной информации невозможно получить.

Но когда контактируешь с ними, надо понимать, что у них тоже есть ограничения. Ведь члены общественного совета не допущены к сведениям, содержащим гостайну, не допущены к закрытой коммерческой информации. Это люди, которые представляют общественные организации, но им не обязаны раскрывать вещи, которые прячутся за этими ограничениями.
Росатом каждый раз, когда надо поделиться новой информацией, и которая является в каком-то плане чувствительной, подходят к этому индивидуально, во-первых, а во-вторых, они предпочитают это делать через нашу комиссию, а не напрямую. Например, если какой-то журналист делает им запрос, по закону они должны дать ответ, но если это чувствительная информация, то с этого ответа ты ничего не узнаешь. Бюрократы научились отвечать таким образом. Но если реально надо узнать о чем-то, то иногда и коллеги из Гринписа ко мне обращаются и просят о чем-то узнать. И если я получаю информацию, то я им ее отдаю. Вот так это работает.

Экологические активисты и организации, интересующиеся не только атомными вопросами, у нас в стране сталкиваются с сопротивлением, причем даже не отрасли, а властей в целом. Та же Экозащита имеет сложности с регистрацией. Многие организации объявлены иностранными агентами. У вас тоже есть личный опыт конфликтов и противодействия властей, хоть и из 1990-х. Сейчас сложнее, чем в 1990-е? И насколько это все осложняет работу экологических организаций сейчас?

Ну Беллона тоже объявлена иностранным агентом. Тут ничего удивительного нет. Эта неразумность, с которой государство подошло к этим вопросам, она конечно очень сильно повлияла на все общественное движение. Когда-то было экологическое общественное движение, были огромные объединяющие организации, был Международный социально-экологический союз. Сейчас правда есть российский социально-экологический союз (РСоЭС), и там есть хорошие моменты, связанные с экологическим образованием. Но то что связано с областью использования атомной энергии, там все, к сожалению, очень сложно. Вот знаете, раньше были авторитеты и на самом деле специалисты, образованные в этой области. С ними можно было разговаривать, и они понимали, о чем речь.

И потом, сама концепция. Надо определяться. Вот ты что хочешь сделать? С плакатом постоять или вопрос решить? Если с плакатом, то пожалуйста, там и образования не надо. А если решить какой-то вопрос – то это немножко по-другому надо делать. Т.е. нужны подходы, контакты, понимание, предложения, аналитика, ну т.е. это вот такая работа, которая требует и образования, и опыта, и понимания того чего ты хочешь, самое главное. И у меня иногда складывается впечатление, что очень многие, что вот это движение антиядерное, которое было раньше – там были очень большие авторитеты, но одни уехали за границу, другие умерли, третьи прекратили вообще деятельность, т.е. нету того что было лет 20-25 назад, когда все это начиналось, нет этого антиядерного сообщества. А новое не пришло.

Я всех экологов знаю, активистов, организации, движения, начиная с Владивостока и заканчивая Калининградом, но я затрудняюсь сейчас назвать группу какую-нибудь, которая в области использования атомной энергии была бы той группой, которую можно было уважать за эту работу, и понимать, самое главное, что они хотят и что они делают. Не просто против, мы против и все, вот пожалуйста. Это другой вопрос. Это грустно, но это так.

Что тогда делать простым людям, не входящим в какие-то организации? У которых есть вопросы, есть беспокойство. Тема ОГФУ сложная, во-многом спорная. Я сам общаюсь с людьми и наталкивают на стену непонимания, на некий образовательный барьер, в том числе. Но людей нельзя обвинять в том, что у них нет каких-то знаний в атомной области. Что же им делать? Куда обращаться со своими вопросами?

Вот эти вопросы, которые возникают в области использования атомной энергии, они не то чтобы постоянно висят на повестке дня, но они возникают постоянно. Вот возник вопрос по ОГФУ, его закончат или все объяснят и он пройдет. Или, условно, начинают стоить новую АЭС, вопрос возникает. Такой ситуационный вопрос. Или вот на Урале, или в Красноярске, возникают периодически такие долгоиграющие вопросы по строительству пунктов захоронения радиоактивных отходов.

На самом деле у людей всегда есть три основных вопроса. Вот я за эти годы, пока я в Общественном совете, ни одних общественных слушаний по вопросу радиоактивных отходов не пропустил. Так вот, у простых людей в зале, когда ты с ними встречаешься, всегда есть три вопроса, которые требует объяснения. Первый вопрос – почему это у нас? Почему строят объект у нас, почему везут, там, ОГФУ, к нам, а не куда-нибудь в другое место, и т.д. Второй вопрос, особенно от жителей ближайших районов – а что мы будем от этого иметь? Этот вопрос летит не только от простых людей, но и от местных администраций. Хотим новый мост, новый стадион, новую школу, хотим добавку к пенсии – вот это вот все. Мы делали большой доклад об этом. О том, что, допустим, когда на Западе куда-то приходит компания подобная Росатому что-то строить, то вот эти территории получают бонусы – им добавляют бюджет, еще что-то. Поэтому они соглашаются и даже конкурируют между собой, как это было в Швеции, когда выбирали место для хранилища отработавшего ядерного топлива - там был огромная конкуренция между коммунами.

И третий вопрос – хотим контролировать. Хотя я это слово, контроль, не очень люблю, мне нравится слово участие. Это более широкое понятие. Это допустим, какие-то экспертизы, совместная работа над предложениями. Действительно заинтересованные люди в регионе, где-что-то происходит, должны организовываться в какие-то общественные группы или советы, которые, во-первых, должны признать местные власти – муниципальные или региональные. Эти группы должны, во-первых, взаимодействовать с властями, во-вторых, власти взаимодействуют с Росатомом, в- третьих, это все прилетает нам, мы туда едем и видим эту заинтересованную группу. Которая заинтересована хотя бы в той же информации. И мы работаем над тем чтобы они получали информацию, возможность техтуров, возможность задавать вопросы и получать ответы, давать свои оценки по тому или иному проекту. Вот Нацоператор по обращению с РАО, который занимается строительством хранилищ РАО. Он очень активно создает такие группы. В Красноярске, на Урале.

Вы рассказываете правильные вещи, я с ними согласен. Но в Российской действительности они звучат немножко необычно. Есть ли реальные примеры в Росатоме, кроме Нацоператора, когда люди могут взять, собраться, задать свои вопросы, и с ними буду говорить?

Кроме Нацоператора есть РосРАО, чья деятельность тоже связана с РАО, есть Росэнергоатом – там все что связано с производством атомной элеткроэнергии. Есть ТВЭЛ, который только сейчас пришел к нам, и создает сейчас в регионах свои информационные центры. Они говорят – если у вас есть вопросы, приходите в эти центры, там есть люди, которые могут ответить на вопросы, или знают кому их направить. Т.е. Росатом пошел по пути создания таких вот информационных центров. В атомных городах создают общественные приемные. Туда человек может прийти. По крайней мере начинать свои поиски оттуда. Если его не удовлетворяют ответы, то можно идти дальше, в том числе к нам, в Общественный совет.

КОНЕЦ РАСШИФРОВКИ

В финальной части серии публикаций будет подробно описаны перспективы использования запасов ОГФУ, обзор мировой практики обращения с существующими запасами и оценка гипотетического варианта захоронения этих запасов, ну и выводы по всей теме.

Поддержать автора
Если вам понравилась моя статья, то вы можете сказать об этом в комментариях (критики то обязательно мне понапишут), а также поощрить будущие публикации материально - на карту Тинькофф 5536 9137 7974 2317. И подписаться на мой Youtube-канал.


ЧИТАТЬ ДРУГИЕ ЧАСТИ >>> ЧАСТЬ 1, ЧАСТЬ 2, ЧАСТЬ 3.1, ЧАСТЬ 3.2

https://nucl0id.livejournal.com/361468.html

Поскольку ЖЖ ограничивает размер поста, я разбил рассказ о вопросах связанных с опасностью и рисками при ввозе урановых хвостов на две части. В первой я рассказал о свойствах ОГФУ, о том откуда взялась цифра в 32 км возможного радиуса поражения и что реально произойдет, если контейнер разгерметизируется. Под катом рассказ о самом страшном сценарии аварии при транспортировке ОГФУ, о реальных авариях при транспортировке ОГФУ и смертельных случаях при обращении с ним, а также о связи ОГФУ и онкологии на Урале.


Фото крупнейшей аварии при транспортировке ОГФУ. Источник

6. Сценарий взрыва контейнера

А теперь давайте рассмотрим тот самый страшный сценарий, который может произойти с контейнером с ОГФУ, который попал в список гипотетических аварий с большими выбросами в документе 1978 года. Не думаю, что его до этого кто-то подробно публично разбирал, поскольку он не описан подробно ни в докладе 1978 года, ни попадался мне на глаза у Гринписа или других экологов-активистов, любящих цифру в 32 км. Возможно они о нем не знают. Так что не исключаю, что сейчас частично сыграю им на руку, подкинув деталей. Впрочем, этого сценария пока нет и в докладе Беллоны об ОГФУ (но доклад будет дополняться, в т.ч. раздел по возможным авариям), и в методиках ИПЭ УрО РАН (у них я уточнял - им такую задачу считать и не задавали), и не упоминается нигде у Росатома. Так что и для них это наверно будет некоторым неприятным сюрпризом. Но я как раз пытаюсь разобраться в проблеме, а не занять чью-то сторону. Поэтому выкладываю то до чего докопался, а выводы делайте сами.

Итак, это сценарий, при котором контейнер с ОГФУ взрывается после длительного нагрева в большом пожаре - свыше существующих нормативов по прочности для такого контейнера. Конструктивно самый популярный в мире контейнер для ОГФУ "48-Y" (в нем в Россию и завозят ОГФУ из Европы) по международным требованиям должен выдерживать 30-минутное нахождение в огне с температурой 800 градусов. Но что если нагревать его больше и дольше? Постепенно гексафторид внутри расплавится, давление его паров будет расти и при превышении расчетных параметров (27 атмосфер) возможно разрушение контейнера, а при таком внутреннем давлении это будет взрывной процесс с выбросом наружу газообразного и жидкого ОГФУ. И это, конечно, гораздо опаснее чем разгерметизация контейнера с твердым гексафторидом.

Я нашел ряд статей с моделированием выброса при таком сценарии. В открытом доступе есть, например, немецкая статья M. Sogalla и W. Br"ucher "Radiological consequence analysis in case of fire impact.". В ней разбирается массовый сценарий: сразу 10 контейнеров, по 12,5 т ОГФУ (т.е. те самые "48-Y") в каждом, нагреваются в огне при сжигании углеводородов при температуре 800-1000 градусов. Моделирование показывает величины выброса и приземные (там, где собственно находятся люди) концентрации опасных веществ при неблагоприятных погодных условиях на разном расстоянии в зависимости от разных факторов, продолжительности пожара после взрыва, например.

Так вот, в самом худшем сценарии, чисто гипотетическом и по словам авторов маловероятном, опасные (вплоть до смертельных) концентрации от одновременного взрыва 10 контейнеров возможны на расстоянии 8 км по направлению ветра от места взрыва. Скорость выхода ОГФУ из одного контейнера при этом - до 12,2 кг/с. Серьезный сценарий и серьезные последствия. Но и тут нет речи о зоне смертельного поражения в 32 км.


График концентрации выброса (на самом деле меня смущает что у них указан "уран", но судя по величине AEGL-3 речь все же о некоем усредненное выбросе продуктов реакции ГФУ с влагой - если кто поможет разобраться будет здорово) в зависимости от времени начала пожара и расстояние на котором будет та или иная концентрация. AEGL-3 - смертельный уровень. Источник.

Авторы, конечно, обсуждают сферического коня в вакууме, моделируя огонь в условном бассейне углеводородов, и не говорят о реалистичных сценариях. Но из возможных, конечно, напрашивается минимум один страшный сценарий (это моя фантазия, можете придумать другой) - столкновение поезда с ОГФУ и поезда с каким-то горючим (нефть или бензин). Важные условия такой задачи - горючка должна разлиться так, чтобы в ее огонь попали несколько контейнеров с ОГФУ, чтобы она горела не менее получаса равномерно прогревая весь объем контейнеров, и за это время она не должна вся выгореть (для этого слой нефти должен быть минимум 7,5 см, а бензина - 30 см, см табл 1.1 в документе о скорости горения нефрепродуктов), все это дело не должны в это время тушить и разгребать. Ну и сила и область последствий будет зависит от многих факторов - устойчивости и силы ветра, густонаселенности местности, близости пожарных команд и готовности реагировать на ЧП и т.д.

Так что если Гринпис и возьмет на вооружение рассказы об этом сценарии, важно, чтобы они давали при этом все вот эти подробности про случай столкновения двух поездов. А то начнутся выдумки как про 32 км от разгерметизации одного контейнера. Ну и по уму надо оценить вероятность такого сценария. Я ее пока нигде не нашел, даже любопытно - она выше чем у падения самолета на склад или ниже?

При этом надо помнить, что вообще то крушение поезда с горючим это сама по себе серьезная авария, тем более в случае столкновения с чем угодно, начиная от других опасных грузов и заканчивая пассажирским поездом. Так что мне кажется более важным не бороться с конкретными грузами, которые кому-то по тем или иным причинам не нравятся (Гринпису, например, все радиоактивное и атомное), а бороться за повышение безопасности всех транспортировок вообще. Ниже я еще разовью эту мысль.

7. Свойства и прочность контейнеров для ОГФУ

Давайте теперь перейдем от теории к практике - к реальным авариям. Они, конечно, были. И наверняка еще будут. Никакой транспорт, да и никакая технология вообще, не бывает 100% безопасным. Поэтому как и с перевозкой других ядерных и радиоактивных материалов, сами контейнеры делают такими (даже на случай когда ядерное топливо возят самолетами), чтобы в случае аварии они сохраняли герметичность. Даже если при этом возникнет пожар. Но бесконечной безопасности опять же не бывает, так что формулируются некоторые минимальные требования, которым тара должна отвечать.

Наиболее популярные во всем мире контейнеры для ОГФУ - "48-Y" (48 - это диаметр в дюймах, или 1,22 м). Длина 3,81 м, объем - около 4 м3, масса контейнера - около 2,5 т, масса ОГФУ внутри - до 12,5 т. Толщина стальных стенок - почти 1,6 см. Рабочее давление - 13 атмосфер, предельное - 27 атмосфер (данные отсюда, стр 51).

Далее я процитирую доклад Беллоны (стр 22): "После изготовления контейнеры подвергаются испытаниям на механическую прочность, герметичность, термостойкость и устойчивость к гидростатическому давлению. Для испытаний на прочность проводят сбрасывание контейнера с высоты 9 м на бетонную плиту с металлическим штырем диаметром 36 мм. Падение с такой высоты равносильно столкновению с бетонной плитой на скорости 45 км/час. Испытания на теплостойкость проводят выдержкой контейнера в открытом огне при температуре 800С в течение получаса. Испытания на герметичность проводят сопротивляемостью гидравлическому давлению, вдвое превышающему рабочее, при температуре от -40С до +40С."



А это фото контейнера "48-Y" на специальном участке комплексного обслуживания на УЭХК, где их периодически обследуют. Эту процедуру раз в несколько лет в течение всего срока службы в 80-100 лет проходят все контейнеры в хранилище. При этом их проверяют на наличие дефектов и соответствие всем требованиям как внутри так и снаружи, моют и окрашивают. ОГФУ при этом, конечно, извлекается. Фото автора.

8. Реальные случаи аварий при обращении с ОГФУ

Конечно, аварии при транспортировке бывали. Однако при этом не было аварий с выходом ОГФУ из контейнеров. Вот наиболее яркие примеры:

25 августа 1984 года. Судно "Монт-Луи" везло 350 т гексафторида урана в 30 контейнерах 48-Y (да, они использовались уже тогда и за 20 лет до того) и затонуло в Северном море после столкновения с паромом. По аварии имеется подробный 5-страничный бюллетень МАГАТЭ, откуда можно узнать массу любопытных деталей. Груз, кстати, направлялся по похожему на нынешний контракт - это была поставка европейского ГФУ и ОГФУ (Франция, Бельгия и Германия) на обогащение в СССР по контракту от 1973 года (О становлении мирового рынка обогащения я подробно писал в прошлой публикации).



Фото столкновения судна "Монт-Луи" и парома "Олау Британия" в Северном море в 10 милях от Бельгийского берега. Монт Луи затонул через 4 часа 40 минут после столкновения. Фото взято отсюда.

За полтора месяца все контейнеры были подняты, часть из них была помята и повреждена штормами, однако лишь в одном была обнаружена небольшая течь в запорном клапане. Течь, кстати, за счет разницы давлений, была внутрь контейнера, а не наружу, и была устранена при подъеме. Вода не успела заполнить свободный объем контейнера. Проведенные пробы и исследования не обнаружили никаких значительных загрязнений. Кроме того, во время спасательной операции были сделаны прогнозы по наихудшему сценарию. Расчеты показали, что даже мгновенная реакция всего ОГФУ в контейнерах с морской водой не привела бы к образованию токсичных концентраций фтористоводородной кислоты. В результате весь груз был спасен без ущерба для здоровья спасателей и окружающей среды.

Я честно искал наглядные материалы по той аварии чтобы вам показать, но их не так много. Есть совершенно эпичное цветное фото операции по подъему груза с затонувшего судна Монт-Луи, где видны поднятые контейнеры. Но известное агентство Магнум, куда я обратился за разрешением поставить его в пост, запросило с меня 6000 р. Пока я не готов на такие траты для постов в блоге, поэтому я просто дам ссылку, где его можно посмотреть на сайте агентства в нормальном качестве - вот тут.

Зато о спасательной операции есть целый документальный фильм:


13 марта 2014 года в Порту Галифакс (Канада) при погрузке на судно уронили с 6 метровой высоты 4 контейнера 30B с обогащенным гексафторидом урана. Контейнеры сохранили герметичность, утечек не было. Аналогичный инцидент был в этом порту и в 1999-м.

С десяток случаев аварий грузовиков с контейнерами с ОГФУ в США и Европе описаны по этой ссылке (см Transport accidents в самом низу). Случаев разгерметизации не было.

И данные Росатома, и данные отчета Беллоны говорят о том, что за все время транспортировки ОГФУ на территории СССР/России (более 60 лет) аварий и инцидентов не было. Можно в этом сомневаться, но указанная выше ссылка на подборку инцидентов с транспортировкой ОГФУ действительно ограничивается лишь иностранными примерами. Возможно дело в том, что у нас в основном его перевозят железнодорожным транспортом, который несколько безопаснее автомобильного.

Для наглядности того как ОГФУ разгружают с судна в порту Санкт-Петербурга и перегружают на ж/д транспорт, какая при этом радиационная обстановка и как это все показывают общественности, поставлю тут этот видеоролик от Беллоны про перегрузку урановых хвостов в Санкт-Петербурге.:

9. Смертельные случаи при обращении с гексафторидом урана

Несмотря на отсутствие жертв при авариях на транспорте, смертельные случаи при обращении с гексафторидом урана происходили. Например, в США в 1944 году на экспериментальной установке произошел выброс около 180 кг разогретого газообразного ОГФУ. Погибли два человека, еще трое пострадали. А в 1986 году на коммерческой установке по переработке урана Sequoyah Fuels Corp, США, произошла утечка UF6 при разрыве нагретого 14-тонного контейнера. От вдыхания HF погиб один человек, еще 31 работник подвергся воздействию газового облака, но долговременных последствий для здоровья не получил.



Разорванный контейнер на Sequoyah Fuels Corporation в 1986 году. Источник.

Итого за почти 75 лет обращения с ОГФУ в мире погибли трое и пострадали еще около 40 человек. Даже если предположить, что в СССР такие случаи скрывались, то вряд ли речь идет о величинах на порядки больших. Получается, что человечество действительно научилось обращаться с этим опасным веществом - ОГФУ, относительно безопасно. А абсолютно безопасных технологий не бывает. Даже тяга делать селфи убила больше людей, чем ОГФУ.

10. Прочие опасные грузы или все относительно

Надо отметить, что ОГФУ, конечно, опасная субстанция и опасный груз на наших дорогах. И внимание активистов к нему приковано, конечно, не на пустом месте. Однако как я показал выше, Гринпис склонен, осознанно или нет, существенно преувеличивать опасность.

Конечно, можно добиться прекращения ввоза ОГФУ из-за границы (около 12 тыс.т до 2022 года по нынешним контрактам), но это, во-первых, не прекратит перевозку аналогичного по химическому составу гексафторида природного и обогащенного урана внутри страны - между комбинатами на Урале и в Сибири. Ведь крупнейший комбинат в Новоуральске работает полностью на привозном гексафториде - его везут с сублиматного завода СХК в Северске, где природный урановый концентрат для дальнейшего обогащения переводят в форму гексафторида. Производство уранового топлива для российских и существенной доли зарубежных АЭС будет продолжаться, а значит будет и перевозка ГФУ. И не только в России.

А во-вторых, ладно ОГФУ, объем его перевозок внутри страны не превышает десятков тысяч тонн в год (несколько десятков ж/д составов). Внутри России 20% всех перевозимых грузов относятся к категории опасных, это около 800 млн т. - кислоты (в том числе те же продукты реакции ОГФУ - типа фтороводорода), токсичные вещества, взрывчатые и пожароопасные материалы (те же горючие материалы, необходимые для реализации самого страшного сценария при перевозке ОГФУ). Т.е. их объем в сотни тысяч раз больше, чем ОГФУ. Из этих 800 млн.т. 65% перевозят автомобильным транспортом, потенциально наиболее рискованным в плане дорожных аварий.

Устранение с наших дорог европейских ОГФУ, о чем мечтает Гринпис, не решит проблему рисков связанных с перевозками опасных грузов у нас в стране вообще никак. Решит ее лишь усиление контроля за соблюдением правил перевозок и улучшение транспортной инфраструктуры. В прекрасной России будущего, на мой взгляд, надо делать упор на это, а не на борьбу с отдельными опасными грузами путем запугивания населения, при том что эти грузы перевозятся по тем же правилам и в той же таре по всему цивилизованному миру.

11. Опасности при хранении и ржавые контейнеры

Пару слов об опасности складов хранения. Ну, падение самолета мы уже рассмотрели. Но по сети часто гуляют фото ржавых контейнеров со складов. А Гринпис жалуется на то, что это все хранится под открытым небом и ссылается на несколько отчетов Ростехнадзора до 2011 года, в которых отмечалось неудовлетворительное состояние складов хранения ОГФУ. Однако после 2011 года таких замечаний не было. Помимо того что можно приветствовать наличие контролирующего органа, обнаруживающего недостатки в работе предприятий Росатома, логично задать вопрос - а может после 2011 года замечаний по этой теме нет потому что их устранили?

По поводу хранения под открытым небом - это общемировая практика. Выше я уже показывал фото и давал ссылки на спутниковые карты российских и европейских складов - они все примерно одинаковые. Ну потому что сложно сделать такие огромные ангары. А толстостенные стальные контейнеры, рассчитанные на падения и пожары, не особо боятся дождя и снега. Главная их защита это именно толщина стенок, краска и периодическое освидетельствование, в ходе которого проверяют состояние клапанов, степень коррозии (и внутри тоже), ну и наносят новую краску. Саму территорию складов тоже регулярно осматривают, контейнеры там специально выложены для удобства визуального осмотра. В случае утечки и трещины, как мы видели выше по ролику Министерства энергетики США, во-первых, место утечки несложно обнаружить визуально по белесым выпадениям уранилфторида, а во-вторых, устранить его тоже несложно. В ролике вообще скотч наклеили, а на практике на контейнер могут поставить металлическую заплатку, а затем заменить.

И о ржавчине. В ней для толстостенных контейнеров опять же ничего особо страшного нет, если, конечно, не доводить до запущенных случаев. Огромные склады с крупнейшего завода в Новоуральске, показанные выше, явно заполнены покрашенными серыми контейнерами. Но я специально припас фото с американских хранилищ для этого раздела, а по указанным под ними ссылками можно пройти на сами гуглокарты и посмотреть все в деталях. Даже со спутника видно, что существенная часть контейнеров на складах покрыта ржавчиной:



Склад хранения ОГФУ на бывшем газодиффузионном заводе в Портсмуте (Portsmouth), штат Огайо.


Склад хранения ОГФУ на бывшем газодиффузионном заводе в Падьюке (Paducah), штат Кентукки.

Суммарно на этих складах хранится около 800 тыс. т. ОГФУ - примерно столько же, сколько на всех хранилищах в России. Справедливости ради, тут надо сделать два комментария. Во-первых, в Новоуральске контейнеры скорее всего поновее потому, что они активно работают с зарубежными заказчиками и часто меняют тару. США же свой ОГФУ никуда не вывозят, а в Россию так вообще им законодательно это запрещено - это же ядерный материал, как никак, тот самый стратегический ресурс, статус которого так не нравится Гринпису. Но все это конечно не извиняет такого отношения к их железякам. А во-вторых, надо отметить, что по спутниковым снимках не так хорошо видно на российских площадках состояние контейнеров отечественного производства емкостью по 2,5 м3, которые, в отличие от 48-Y, ставятся вертикально.

12. А как же онкология?

В обсуждениях темы ввоза ОГФУ в СМИ, на других площадках и в комментариях к моим предыдущим статьям периодически возникали возгласы в духе "везут нам всякую гадость, а потом у нас в Новоуральске онкология растет!". Но мало кто после этого приводит цифры или другие данные в подтверждение таких заявлений. И мало кто вспоминает о том, что на самом деле канцерогенов и факторов, повышающих риск рака и без радиации хватает. То что при хранении и перевозке ОГФУ не возникает выбросов урана мы как бы попытались уже разобраться. Давайте я просто для своих родных уральцев покажу одну картинку об уровне заболеваемости раком в нашей Свердловской области.

Год назад наш губернатора подписал 100-страничную программу по борьбе с онкологическими заболеваниями на 2019-2024 годы. Там масса статистики по заболеваемости в области, в том числе по печальным районам - лидерам по заболеваемости раком. Вот они:


"Лидеры" по заболеваемости раком в Свердловской области, чей показатель выше среднего по области, составляющего 426,4 случая на 100 тыс. человек.

Как видно, Новоуральска в этом списке нет, как нет и г. Заречного, где находится Белоярская АЭС. А ведь в Новоуральске находится крупнейший в мире комбинат по обогащению урана. Вот только на Урале помимо атомной промышленности полно не самой чистой цветной металлургии, разных карьеров, в т.ч крупнейший в мире асбестовый, грязных котельных и ТЭЦ, включая крупнейшую в России угольную Рефтинскую ГРЭС, и других источников выбросов, низкого уровня медицины и зарплат и прочих прямых и косвенных факторов, влияющих на здоровье вообще и на онкологию в частности. Вот на что надо обратить внимание в первую очередь для борьбы с онкологией в Прекрасной России Будущего. Ну и атомные предприятия тоже надо контролировать, конечно, но связывать ввоз ОГФУ с ростом онкологии, мягко говоря, не корректно.

13. В завершение этой части

Опасность ОГФУ весьма преувеличена антиядерными организациями. Да, это опасное вещество, однако опыт показывает, что принимаемые технические и организационные меры по обращению с ОГФУ обеспечивают его безопасное использование. Однако для дальнейшего длительного хранения предпочитают другие его химические формы, менее опасные. Об этом, а так же о иных способах использования ОГФУ помимо дообогащения - в следующей, завершающей части, которую я опубликую уже скоро. Там же будет мое интервью с автором доклада об ОГФУ и директором «Беллоны» Александром Никитиным и краткие выводы по всей теме.

Поддержать автора
Если вам понравилась моя статья, то вы можете сказать об этом в комментариях (критики то обязательно мне понапишут), а также поощрить будущие публикации материально - на карту Тинькофф 5536 9137 7974 2317. И подписаться на мой Youtube-канал.

ЧИТАТЬ ДРУГИЕ ЧАСТИ >>>ЧАСТЬ 1, ЧАСТЬ 2 ЧАСТЬ 3 (1 часть про безопасность)

https://nucl0id.livejournal.com/361064.html

Я уже писал о ситуации с ввозом урановых хвостов или обедненного гексафторида урана (ОГФУ) из Европы в Россию. Напомню, что осенью прошлого года начались акции протеста против ввоза ОГФУ в Россию, активные выступления Гринпис и других экологических активистов против ввоза в СМИ, Росатом начал ответную разъяснительную кампанию - встречи с экологами, в том числе с участием главы Росатома, техтуры на предприятия, встречи в регионах. Я тоже стал разбираться в проблеме, встречался со специалистами и с активистами, в т.ч. с противниками ввоза, посетил крупнейший завод по обогащению урана в Новоуральске.

В итоге я опубликовал две подробные статьи. Первая была посвящена технологиям обогащения урана в России и мире. Вторая - истории контрактов на обогащение урана, экономике вопроса и тому зачем же к нам ввозят ОГФУ. Перед чтением этого поста рекомендую сначала ознакомиться с ними. Следующие части я обещал посвятить вопросам безопасности обращения с ОГФУ и тому что же делают с остающимся после дообогащения в России дважды обедненным ураном. Однако статьи эти немного подзадержались. Итак, поехали.


Фото крупнейшей аварии при транспортировке ОГФУ. Источник

1. Свойства гексафторида урана

Гексафторид урана, (ГФУ, формула UF6, независимо от изотопного состава, т.е. хоть обедненного, хоть природного или обогащенного урана) – это действительно опасное, химически токсичное и очень едкое вещество, способное вызвать ожоги и тяжелое отравление, относится к веществам I класса опасности с очень низкой предельно допустимой концентрацией - до 0,015 мг/м3 в воздухе рабочей зоны (не путать со смертельной концентрацией). Смертельная доза может быть получена при нахождении 10 минут в зоне с концентрацией 216 мг/м3 (так называемый параметр AEGL-3) Опасность его связаны именно с химическими свойствами.

В плане радиационной опасности активность ОГФУ, в котором меньше легких изотопов - 235-го и 234-го, минимум в разы, если не на порядок ниже, чем у природного урана - 2-4 кБк/г против 20-40 кБк/г (1 кБк = тысяча распадов в секунду). Уран - альфа-излучатель, поэтому речь в первую очередь идет об альфа-активности, хотя с распадом урана в нем образуются и бета-активные продукты распада. Так что уран в первую очередь опасен при внутреннем облучении - если его вдохнуть или проглотить. Но если вы съедите гексафторид урана, хоть обедненного, хоть обогащенного, то в первую очередь опасность будет связана с химическим отравлением, а не облучением.

Почему в промышленности используют именно такую химическую форму урана я подробно объяснял в первой статье про технологии обогащения - только гексафторид урана легко переводится в газообразную форму, необходимую для обогащения. Больше ни для чего такая химическая форма урана в атомной промышленности не нужна, а сам уран - нужен. Но к этому мы еще вернемся. При нормальных условиях (атмосферном давлении и температуре до 56,7 градусов) ГФУ находится в твердом виде, в таком же виде он транспортируется и хранится.

Гексафторид урана при нормальных условиях негорюч и не вступает в химические реакции с кислородом, азотом, углекислым газом и сухим воздухом. В газообразном состоянии бурно реагирует с водой, в том числе с атмосферной влагой, с образованием твердого уранилфторида (UO2F2) и газообразного фтористого водорода (HF) - тоже очень токсичных веществ, последний как и ГФУ относится к 1-му классу опасности, хотя его ПДК выше. При этом выделяется много тепла.

Однако твердый гексафторид урана с водой и ее парами реагирует гораздо медленнее, так как образующийся мелкодисперсный аэрозоль уранилфторида оседает и препятствует поступлению воды к поверхности гексафторида урана. Этот эффект приводит к существенному замедлению скорости реакции. Т.е. твердый ГФУ как бы затягивается пленкой уранилфторида.

Из описанных свойств вытекает важный практический вывод. ГФУ, который транспортируют и хранят в твердом виде, в случае разгерметизации на открытом воздухе реагирует с его влагой, но не бурно как газообразный или жидкий ГФУ, а медленно, и при этом реакция эта за счет осаждения уранилфторида постепенно затухает. При этом наибольшую опасность представляет выделяющийся газообразный фтороводород HF.

2. При аварии контейнера зона смертельного поражения 32 км?

Однако с самого начала истории и шумихи вокруг ввоза ОГФУ в октябре 2019 г., Гринпис и другие активисты говорили и охотно делились этой информацией со СМИ, что перевозка ОГФУ представляет огромную угрозу, поскольку в случае разгерметизации контейнера возможна авария с образованием смертельной зоны поражения радиусом 30-32 км. Причем, 10 лет назад, в 2009-м, когда была аналогичная борьба с ввозом ОГФУ, назывались те же самые цифры. Это не удивительно, ведь источник, на который при этом ссылаются, все тот же что и 10 лет назад - это доклад Агентства по атомной энергии Организация экономического сотрудничества и развития (OECD) 1978-го года. Этот 450-страничный документ - сборник докладов европейских специалистов на семинаре 27-29 июня 1978 года по вопросам обращения с гексафторидом урана.

Чаще всего противники ввоза ОГФУ цитируют из этого документа всего одну цифру про 32 км (20 миль в оригинале) - потенциальную зону поражения при аварии. Реже приводят сам пункт 5.3 из доклада (показываю каким образом и с какими выделениями ее приводит Андрей Ожаровский в своей статье об ОГФУ):


Перевод: «Ясно, что внезапное высвобождение большого количества UF6, при распространении по воздуху, может привести к большому количеству жертв. В теории, при некоторых погодных условиях, смертельные концентрации могут образоваться в местах, удалённых на 20 миль [32 километра] от точки выброса. Фактическое количество жертв будет зависеть от мер защиты и плотности населения».

Однако из этого абзаца непонятно о каком именно сценарии аварии идет речь и какое же количество UF6 и в каком виде "внезапно высвобождается". Но активистов это не смущает - цифра в 20 миль красивая и страшная, самое оно для тиражирования. Мне же хотелось разобраться и найти детали и подробности. Поэтому я посмотрел (и все желающие могут тоже это сделать) сам оригинальный документ и обнаружил интересное. Много даже искать не пришлось. Ответ есть прямо на той же самой странице и двумя идущими за ней.


Коллаж со страницами доклада 1978 (стр 116-118) года с описанием наиболее страшных сценариев аварии с ОГФУ. Зеленым выделен цитируемый экологами пункт 5.3, а так же два идущих за ним с уточнениями, где возможны такие сценарии - это заводы по обращению с ОГФУ.

На картинке выше желтым выделены 13 конкретных сценариев с описанием мест возможных аварий со значительным выбросом - все на производстве и все касаются обращения с жидким или газообразным ОГФУ, за исключением одного. Красным выделены два, а по сути один и тот же единственный сценарий, который касается аварии с контейнером ОГФУ, в котором тот изначально не обязательно в жидком или газообразном виде. Т.е. теоретически, это может быть и сценарий с транспортировкой ОГФУ, но с важными оговорками - это сценарий аварии при его попадании в сильный длительный пожар с дальнейшим взрывом. Т.е. это не просто разгерметизация контейнера при транспортировке, а сочетание целого ряда условий.

Дальше по тексту мы поймем, что не все описанные выше сценарии одинаковы по последствиям, а тот что касается разгерметизации контейнера при нормальных условиях (не при пожаре и не при взрыве) - не тянет не то что на 32 км поражения, но и на 1 км. Впрочем, к чему эти нюансы для антиядерных активистов, рассказывающих журналистам об ужасах ГФУ в случае разгерметизации контейнеров при их перевозке. Без каких-либо уточнений и пояснений они просто годами цитируют страшную цифру про 32 км...


Вот свежий пример комментария Владимира Сливяка из "Экозащиты" по поводу недавней отправки партии ОГФУ на сайте Эха Москвы... К журналистам, просто перепечатывающим мнение одной стороны без попытки разбора ситуации - отдельный вопрос...

У меня такому поведению экологов-активистов лишь три варианта объяснения. Либо за 10 лет (минимум) они не прочитали цитируемый документ, либо прочитали, но не поняли, либо поняли, но намеренно избирательно его цитируют и дают вырванную из контекста цифру, которой делятся со СМИ для нагнетания опасности и по сути запугивания людей. Ни один из вариантов я бы хорошим не назвал. Ну, возможно и я ошибаюсь, конечно, но попробуйте найти этому другое объяснение.

3. А что же будет при разгерметизации контейнера? Теория

Давайте попробуем разобраться что же будет в реальности при разгерметизации контейнера с ОГФУ. Такие задачи решали моделированием в моем родном (мне повезло с темой) Институте промышленной экологии УрО РАН. Была даже разработана специальная методика оценки. Из открытых публикаций могу сослаться на тезисы конференции ВНКСФ-13 (там и мои работы есть, кстати) Ильина А.С и Поддубного В.А на стр 660 с. "Численное моделирование аварийной разгерметизации контейнера хранения твёрдого гексафторида урана".

В модели процессы взаимодействия поверхности ГФУ с влажным воздухом описываются системой из восьми дифференциальных уравнений, но не будем вдаваться в детали. Выводы моделирования такие. В зависимости от влажности и температуры, скорость выхода HF (наиболее опасного продукта реакции) варьируется в диапазоне от 0,4 до 15 г. с квадратного метра в секунду. Ну т.е. ни о каком взрывном процессе речи не идет, в отличие от реакции газообразного ГФУ.

На нескольких заседаниях рабочей группы Общественного совета Росатома по ОГФУ докладывались некоторые сценарии аварии на основе такого моделирования. Сценарий первый описывает разгерметизацию контейнера как образование трещины в его верхней части, над поверхностью твердого ОГФУ. Контейнеры заполняются не под завязку (заполняются жидким ОГФУ, а потом он застывает), у них есть свободный объем вверху, где над твердой фазой ОГФУ скапливаются его пары. Т.е. трещина в этой верхней части - наихудший сценарий, который приведет к наибольшему выбросу, поскольку газовая фаза легче смешается с водяным паром, а поверхность твердого ОГФУ, открывшаяся влажному воздуху, будет максимальна.


Контейнеры "48-Y" с ОГФУ на площадке хранения УЭХК в г. Новоуральске, куда и везут нынешний ОГФУ. Фото автора, снято в декабре 2019.

Последствия такой аварии - разовый выброс 16 (!) граммов HF и затем выделение из разрушенного контейнера по 40 г в час. Данные ниже на слайде.


Слайд из презентации Алексея Екидина, сотрудника радиационной лаборатори Института промышленной экологии УрО РАН, к его докладу на заседании Общественного совета Росатома 17 декабря 2019.

Кстати, тут же на слайде есть данные по моделированию того, каким же должен быть выброс, чтобы на расстоянии 32 км образовалась смертельная концентрация (решение обратной задачи из того самого доклада 1978 года). Вывод вы видите выше - нужен выброс 2 тонны в секунду...

Другой сценарий аварии, когда контейнер не просто дал трещину, а в нем образовалась пробоина и часть ГФУ высыпалась. Результат приведен в другой презентации с того же заседания. Разовый выброс фтороводорода HF в таком случае составит 700 г и примерно столько же будет выделяться каждый час далее.


Слайд из презентации со ссылкой на расчеты ИПЭ УрО РАН по выбросу при разрушении контейнера с ОГФУ.

Кстати, а есть ли что-то про повреждение транспортного контейнера в том докладе 1978 года, на который любят ссылаться Гринпис? Конечно, на 450 страницах и об этом есть. Читаем, например, сценарий на стр 252:


Мой вольный перевод: "4.1 Повреждение не нагретых контейнеров.
Механическое повреждение не нагретых контейнеров представляется возможным во время
аварии при транспортировке или в результате аварии на складе. Без нагрева UF6 в
поврежденном контейнере находится в твердом состоянии, поэтому следует ожидать только медленное выделение очень небольших количеств UF6 и HF. При этом никаких химических или радиологических последствий за пределами объекта не ожидается. К тому же, поскольку выход UF6 сопровождается выделением белого уранилфторида U02F2, место утечки может быть легко обнаружено. "

4. Разгерметизация контейнера — натурный эксперимент

В далекие 1990-е в США занялись программой обращения с накопленным обедненным гексафторидом урана. Мы еще к ней вернемся в следующей части. Сейчас важно то, что в ее рамках Аргоннская национальная лаборатория по заказу Министерства энергетики США создала специальный сайт Depleted UF6 Management Information Network Web Site, где доступно изложила информацию по теме и ответы на вопросы о свойствах, опасности и практике обращения с ОГФУ. Короче, грамотно поработали с общественностью и информированием. Росатом сейчас вынужден делать ту же работу, реагируя на протесты и отвечая на вопросы активистов. Но лучше, конечно, такие вещи делать заранее и на опережение, чтобы снимать будущие вопросы. Это и называется информационная открытость.

Так вот, сайт этот жутко древний, из каких-то 90-х, с ужасной навигацией и доступом к файлам, но на нем много полезной информации. В том числе подробный FAQ и самое интересное, чего я больше нигде не находил - видеоролики по теме, в том числе с лабораторными и натурными экспериментами, демонстрирующими свойства ОГФУ. В том числе аварийные сценарии. Качество, правда, ужаснейшее, адаптированное видимо под интернет тех времен. Youtube тогда еще не было, так что один из роликов для удобства просмотра я залил на свой youtube-канал:

https://www.youtube.com/watch?v=JVcjKWkkYbo
Видеоролик US DOE с демонстрацией свойств ОГФУ и аварийных сценариев (ее раз извиняюсь за качество, таков исходник).

С 9:50 в ролике можно наблюдать шокирующий эксперимент - два работника завода в химзащите и противогазах намеренно разгерметизируют контейнер с ОГФУ, откручивая от него запорный клапан. Можно увидеть как постепенно оттуда начинает выделяться газообразный фтороводород. Никакого взрывного процесса. Более того, процесс выделения постепенно замедляется из-за осаждения уранилфторида. Диктор сообщает, что находиться на расстоянии более 3 метров от такого контейнера можно даже без средств защиты. А потом утечку устраняют простой клейкой лентой. Ну и там далее еще показаны эксперименты по погружению негерметичного контейнера в воду и как там он себя ведет (спойлер - он там опять самозакупоривается). Переснять бы это все сейчас в хорошем качестве для наглядности...

5. А если на склад упадет самолет?

Рассмотрим еще один страшный сценарий, который справедливо упоминает Гринпис, не приводя, правда, никаких его оценок и расчетов (чтобы пугать они и не нужны - фантазия обывателя сама все дорисует). Это сценарий падения самолета на склады с ОГФУ, которые реально занимают значительные площади. Оставлю в стороне тот факт, что в России, в отличие от Европы, такие склады находятся на территории закрытых городов, которые, как и АЭС, находятся вне авиакоридоров.

Сценарий падения самолета неоднократно упоминается в докладе 1978 года (можно самостоятельно поискать в докладе слово "plane", их там 14 штук). Вывод там такой (стр 325): "в случае падения самолета на хранилище с контейнерами с ОГФУ максимальные последствия будут на расстоянии не более 1 (!) км и не выйдут за пределы промплощадки". И это при том что расчеты у них проведены для контейнеров с ОГФУ с толщиной стенок в два раза меньше, чем у современных (8 мм против 16 мм).

Вспоминаем еще раз про 32 км из того же самого доклада и снова убеждаемся, что в той гипотетической аварии речь точно не идет о контейнерах с твердым ОГФУ, и даже о их взрыве от нагрева при пожаре от падения самолета.


На снимке с Яндекс карт как раз одна из крупнейших площадок хранения ОГФУ при комбинате УЭХК в Новоуральске, куда сейчас и везут на переработку ОГФУ из Европы. Площади действительно огромные. И это только часть территории, занятой крупнейшим в мире комбинатом по обогащению урана - до 20% мировых мощностей.

В России 4 завода по обогащению урана и, соответственно, 4 площадки хранения ОГФУ (далее по ссылкам указаны как раз места хранения на яндекс- и google-картах) - в Новоуральске (На Урале, 80 км от моего дома), и три в Сибири - в Северске, Зеленогорске и Ангарске. Только в Северске жилье располагается на расстоянии около 700 м от складов, в остальных городах - минимум в 2-3 км.

Впрочем, на родине доклада 1978 года, в Европе, все гораздо камернее. В Великобритании, на заводе Urenco в г. Кейпенхерст, на расстоянии 50-100 м за забором хранилища располагаются с полдюжины гостиниц, а жилые кварталы - не дальше 1 км. В следующей части мы еще вернемся к этому заводу, поскольку на него свозят ОГФУ с других европейских заводов Urenco из Германии и Нидерландов для переработки, хотя Гринпис говорит что ни одна страна кроме России к себе чужой ОГФУ не завозит - ну т.е. это опять неправда. Великобритания завозит как минимум.


Размещение обогатительного завода Urenco в Кейпенхерсте (Великобритания). Куча гостиниц буквально за забором от складов. Жилые кварталы - не далее 1 км на восток.

То же и в Гронау (Германия), откуда ОГФУ и везут в Россию - в 300 м от хранилища - популярный семейный отель, а городское жилье - в 1 км. От Нидерландского завода Urenco в г. Алмело - 200 м до тюрьмы, 500 м до гостиницы и около 1 км до жилых кварталов. Так что последствия падения самолета на промплощадки обогатительных комбинатов в Европе, согласно оценкам доклада 1978 года, могут быть печальнее, чем в России. При том что и самолетов у них летает побольше, и плотность населения и застройки выше.

Кстати, это видно и по оценкам вероятности такого сценария. Вероятность падения самолета в зависимости от его размера оценивается европейцами в своем докладе как от 1 до 4 случаев за миллион лет. Российская оценка для наших складов на два порядка меньше - 1 случай за 100 миллионов лет.

Поскольку ЖЖ ограничивает размер поста, я разбил его на две части. В продолжении - о сценарии взрыва контейнера, реальных авариях при транспортировке ОГФУ и смертельных случаях при обращении с ним, а также о связи ОГФУ и онкологии на Урале.

Поддержать автора
Если вам понравилась моя статья, то вы можете сказать об этом в комментариях (критики то обязательно мне понапишут), а также поощрить будущие публикации материально - на карту Тинькофф 5536 9137 7974 2317. И подписаться на мой Youtube-канал.

ЧИТАТЬ ПЕРВЫЕ ЧАСТИ >>>ЧАСТЬ 1, ЧАСТЬ 2, ЧАСТЬ 3 (продолжение про безопасность)

https://nucl0id.livejournal.com/360757.html

Кстати, про день ВМФ. К ВМФ я, конечно, никакого отношения не имею. Более того, вообще я против войн, оружия и милитаризма. Но. Определенный академический интерес к теме имею. Хотя бы потому, что военный атомный флот и по числу проектов и по числу реализованных в железе реакторных установок на порядки обходит флот гражданский. И не только флот. Думаю, что реакторов для одних только подводных лодок в мире было построено больше, чем для всех сухопутных АЭС, пусть и меньшей мощности.

Да и водо-водяные реакторы, окрепшие и освоившиеся «на море», затем вышли на сушу и стали доминирующим типом реакторов атомных станций. В принципе то же, пусть и в меньшем масштабе, и с меньшим успехом, проделали и жидкометаллические реакторы – и натриевые (привет БН) и свинцово-висмутовые (привет БРЕСТ-ОД-300). Да и чудачеств на флоте было немало – достаточно вспомнить аж 8 (!) атомных реакторов на первом атомном авианосце USS Enterprise, в отличие от всего двух или одного на большинстве других кораблей. Ну и радиационных последствий атомный флот оставил, конечно, много – еще внукам нашим разгребать, хотя уже сделано немало. Оружие оно такое – вредит и в мирное время.

Так что тема богатая. Давно значится в моем воображаемом блокнотике с будущими лекциями/статьями/видеороликами, до которых у меня наверно так и не дойдут руки. А в другом воображаемом блокнотике, где значатся мечтами атомного гика, есть строчки про посещение атомного авианосца и подлодки. Строчка с ледоколом там уже частично вычеркнута – в порту был, и не раз, а в море нет.

Ну а на фото собственно два крупнейших атомных корабля ВМФ РФ. Года три назад во время пресс-тура в Питер, выпавшего как раз на день ВМФ, я выкроил вечер и рванул черти куда, где никогда до и после не был – на о. Котлин (Кронштадт), где на рейде стояло то, что не пустили (не влезло бы, да и не положено) на парад в саму Неву в Питере – флагман Северного флота РФ и единственный атомный военный надводный корабль России ТАКР «Петр Великий», и крупнейшая в мире атомная подводная лодка проекта 941 «Дмитрий Донской».

https://nucl0id.livejournal.com/360482.html

В России мы привыкли к тому, что если происходят какие-то массовые выступления на тему атомной энергетики, то это протесты "против" - против строительства АЭС или других ядерных или радиационных объектов, против ввоза ОГФУ, против добычи урана и т.д. И совершенно невозможно даже представить, чтобы кто-то вышел на митинг "за".

А между тем в мире есть и другие примеры. Вот, например, известный атомный и экологический активист Майкл Шелленбергер (Michael Shellenberger) пишет у себя в о международной кампании Stand Up For Nuclear, намеченной на осень этого года. Это будут череда акции по выходным в течение всего сентября наподобие регулярных пятничных забастовок Греты Тунберг. Цель - привлечение внимания к атомной энергетике как к низкоуглеродному способу решения проблем климата, экологии и бедности по всему миру, ну и дать отпор антиядерному движению. Запустила кампанию коалиция более десятка разных организаций и движений со всего мира. В прошлом году кампания Stand Up For Nuclear прошла в 30 городах в 19 странах. На эту очень уже заявлено не меньшее число городов, где такие акции пройдут и желающие могут присоединиться к участию в своем городе.

Как думаете, возможно проведение в России подобной акции и как оно будет воспринято в обществе?

https://nucl0id.livejournal.com/360292.html

Внимательные читатели и подписчики наверняка ждут от меня продолжения истории о ввозе урановых хвостов, прерванную почти полгода назад. И я планирую завершить ее на следующей неделе, благо событий за это время по теме было немало.

Но сейчас хочу выложить ссылку на запись своей лекции с разбором мифов и правды о Чернобыле на основе сериала от HBO, которую я прочитал почти год назад в Москве в рамках LiveJournal Meetup. Просто я тут решил заняться созданием и наполнением своего youtube-канала о ядерных технологиях и радиации, и пока я готовлю первые материалы выложил вот архивные записи.

Для ознакомления с содержанием лекции и удобства ориентирования, выкладываю под катом тайм-коды ролика. Ну и подписывайтесь на канал и ставьте лайки, это меня как-то подбодрит в этом нелегком начинании)

Расшифровки лекции у меня нет, но есть пост, написанный перед ней с описанием некоторых технических деталей. На всякий случай я его тоже разместил под катом - для тех, ко предпочитает читать, а не смотреть. Хотя в лекции на порядок больше деталей.




Тайм коды видео:
1:45 - кто я и почему читаю лекцию о Чернобыле
5:40 - шкала INES, сравнение ядерных аварий в Чернобыле, Фукусиме и на ПО "Маяк"
9:30 - ляпы первой серии
11:40 - семья Игнатенко - герои и прототипы, источники информации для сериала
13:30 - демонстрация излучения Вавилова-Черенкова
15:18 - о реальных дневниках Легасова
16:20 - реальная радиационная обстановка на ЧАЭС в первый день аварии
17:27 - что реально тушили пожарные в ночь аварии
19:03 - что и зачем делал персонал после аварии
20:40 - как принималось решение об эвакуации Припяти
23:30 - чем в реальности занимался Легасов
24:20 - что и зачем реально засыпали в реактор с вертолетов
28:30 - о причинах первой попытки самоубийства Легасова в 1987-м году
30:49 - падение вертолета в реальности и сериале - как, когда и почему
32:35 - сколько радиоактивности было выброшено при аварии
34:35 - о загрязнении мира от испытаний ядерного оружия
36:12 - Йод-131, его опасность, йодная профилактика
40:10 - карты загрязнений плутонием и америцием
41:10 - загрязнение Cs-137, меры защиты населения в зависимости от загрязнений
44:42 - почему и как Припять эвакуировали, а Киев нет
49:50 - Китайский синдром, голливуд и авария на АЭС Три Майл Айленд в 1979 г.
55:10 - разбор истории с водолазами - что делали на самом деле, как и зачем
1:01:02 - о фильме Данилы Козловского про Чернобыль
1:02:25 - разбор истории с шахтерами - правда и мифы в сериале
1:07:01 - Саркофаг - важная история, которой нет в сериале
1:11:25 - Биороботы и роботы на расчистке крыш
1:14:55 - О том как ЧАЭС вырабатывала электроэнергию после аварии и до 2000 г.
1:16:09 - как я был на ЧАЭС и как там построили новый саркофаг - "Арку"
1:19:13 - опыт Чернобыля, учтенный в современных АЭС
1:24:33 - жертвы Чернобыля - сколько погибло, сколько лучевых болезней и т.д.
1:31:46 - завершение лекции и переход к вопросам из зала
1:33:56 - вопрос об оценке действий Легасова и его наследии
1:39:30 - взорвутся ли АЭС в постапокалипсис без людей?
1:44:16 - почему 4-й энергоблок взорвался, а первые 3 - нет?
1:45:49 - о загрязнении от Фукусимы
1:47:12 - о загрязнении водоемов вокруг ЧАЭС и про Запорожскую АЭС

Ниже пост от 26 июня 2019:

Сериал "Чернобыль" от HBO я ждал с конца марта, когда появился его первый трейлер. С начала выхода сериала в мае я был загружен работой и даже не мог посмотреть его вместе со всеми, хотя весь интернет уже бурлил от первых серий, поражающих своей трагичностью и вниманием к бытовым деталям. Тем не менее, все чаще мне стали задавать вопросы о сериале, смотрел ли я и правда ли что там показано. Честно говоря, после такого становилось даже страшно смотреть, понимая что мне предстоит.

Потому что я не считаю себя специалистом по Чернобылю. Конечно, я был на самой Чернобыльской АЭС и в заброшенной Припяти в 2012 году, в курсе некоторых технических деталей аварии как физтех-реакторщик по образованию, некоторых последствий аварии как сотрдуник радиационной лаборатории УрО РАН и аспирант-радиоэколог, и некоторых мер по реабилитации последствий как сотрудник компании, этим занимавшейся. Но я совсем не историк и не знаю всех деталей, поэтому я понимал, что для подробного разбора на правду/неправду нужно погрузиться в огромный объем информации и материала (как в итоге и пришлось). Но когда даже мой шеф-ликвидатор запоем посмотрел за ночь 4 серии, а я еще не взялся за первую, стало совсем неловко. В итоге я посмотрел первые две и оказался под сильнейшим впечатлением, но испытал смешанные чувства. С одной стороны, поразило то самое погружение в атмосферу, о которой все писали. Причем бытовые детали советского быта оставили меня совершенно равнодушным, но переданный ужас неизвестного и масштабного апокалипсиса, представшего перед очевидцами, был захватывающим. Но с другой стороны, в той или иной степени очевидные ляпы и отступление от фактов, тут и там лезущие с экрана, заставили меня схватиться за блокнот и начать выписывать вопросы и замечания, коих набралось на несколько страниц. Неосторожно поделившись этим в Facebook я навлек на себя внимание журналистов, начавших требовать этот список из блокнота.


Кадр одной из лучших популяризаторских сцен в сериале, где объясняется принцип работы ядерного реактора РБМК. Пусть и полностью выдуманная.

В итоге досматривал сериал я уже параллельно давая комментарии в СМИ (колонка на 66.ru после финального эпизода, эфир на ЕТВ, эфир на ОТВ, эфир моей рубрики на радио Серебряный Дождь, комментарии для teleprogramma.pro, и даже сделал небольшую лекцию на LiveJournal Meetup в Екатеринбурге с небольшим обзором, а теперь готовлю расширенную версию для Москвы)

Понимаю, что обзоров самых разнообразных в сети уже огромное количество. Поэтому я не претендую этим запоздалым постом ни на исчерпывающий разбор, ни на его особенную оригинальность. Я понимаю, что это художественное кино, а не документальное, поэтому достоверности от него особой ждать и не стоит. Перед авторами стояла очень непростая задача вместить огромную историю в короткий хронометраж минисериала, при этом она должна иметь некую связность и динамичность. Без упрощений и выдумок тут не обойтись. Тем более, что создатели и не скрывали что сознательно отходили от реальных событий в пользу рассказа стройной истории о "цене лжи" (пусть это и звучит как оксюморон). Поэтому мои замечания - это скорее не критика, а просто комментарии для тех, кто захочет углубиться в тему и почувствовать не только достоверность интерьеров, одежды и бытовой утвари, но и некоторых технических моментов. К тому же за некоторые попытки просто рассказать о сложном авторов можно и похвалить. Многие вещи им удались. Например, рассказ о принципе работы реактора в 5-й серии довольно неплохо объясняет конструкцию РБМК. Хотя сам суд показан очень вольно, ни Легасова ни Щербины на нем не было. Но были и другие неточности, и сознательные или досадные нелепости, которые портили впечатление. Давайте о них и поговорим.

Итак, если разбирать технические детали, то давайте начнем с некоторых физических явлений и терминов, упоминающихся уже в первых сериях.

В первой серии Дятлов говорит, что свечение воздуха, которое все наблюдают — это «свечение Вавилова–Черенкова». Это, конечно, не так. И в реальности такой фразы от профессионала быть не могло. Свечение Вавилова–Черенкова, за объяснение которого в свое время дали нобелевку, чаще всего наблюдается в более плотной среде, например, в воде, т.к. это свечение вызвано движением заряженных частиц со скоростью, превышающей фазовую скорость света в этой среде. Так, голубой свет, исходящий от реактора бассейного типа или облученного ядерного топлива, которое хранится под водой, это и есть свечение Вавилова-Черенкова. Мне такое приходилось видеть на различных объектах - очень красиво и завораживающе.


Свечение Вавилова-Черенкова в исследовательском реакторе ИВВ-2М в Институте реакторных материалов (г. Заречный)

Что касается других визуальных эффектов, то от разрушенного реактора 4-го блока в первые дни никакого черного дыма, как в сериале, не было. По реальным записям Легасова, дым был белый: "Из жерла реактора постоянно истекал такой белый, на несколько сот метров столб продуктов горения, видимо, графита. Внутри реакторного пространства было видно отдельными крупными пятнами мощное малиновое свечение."

В сцене полета на вертолете Легасов объясняет Щербине, как работает ядерный реактор. А до того так же разжевывает теорию Горбачеву. Тут опять можно поставить твердую четверку авторам за попытку обяснить зрителю сложное простыми словами. Но при этом Легасов сравнивает с пулей то атом урана, то нейтрон. И если про нейтрон это довольно корректная аналогия, то про уран — уже нет. Ну и в терминах иногда в сериале путаются, например, машинным залом они называют пульт управления энергоблоком АЭС.

Отдельная история с водолазами. И я даже не говорю о том, что в реальности все было не так драматично, и никаких добровольцев на сместь не посылали (рассказ одного из участников операции, двое из которых живы до сих пор, можно почитать тут). Справедливости ради отметим, что создатели сериала в финальных титрах признались, что сгустили краски в этой сцене. Я хочу обратить внимание на другое. В сериале, как и во многих журналистских статьях, переоценена значимость этой операции. Алексей Ананенко, Валерий Беспалов и Борис Баранов конечно сделали важное и ответсвенное дело, и как и многие ликвидаторы совершили настоящий подвиг. Но никакую Европу от взрыва они не спасали. В сериале устами Хомюк говорится, что якобы от резкого нагревания мог произойти тепловой взрыв в восемь мегатонн, что в сотни раз больше, чем бомба, сброшенная на Хиросиму. В реальности Легасов говорил в своих записях, что был лишь риск местного радиоактивного загрязнения: Я снова повторяю, что удаление воды проводилось с тем, чтобы не допустить крупного парообразования. При этом было уже ясно, что взрыва уже никакого второго мощного парового произойти не могло, а могло произойти просто интенсивное парообразование с выносом радиоактивных частиц.. Ну и конечно никто выходящим водолазам радостно не совал в руки бутылку водки...

С шахтерами тоже непросто. Идею с охлаждением реактора снизу предложил на самом деле не Легасов, а его коллега по Курчатовскому Институту академик Велихов, с которым у Легасова были непростые отношения. Легасов, отвечавший в Правительственной комиссии за локализацию последствий аварии, был против, не видя особой необходимости в таких работах. В реальности труд шахтеров и метростроевцев из Тулы, Донбасса и Подмосковья был почти напрасным, поскольку охладитель так и не задействовали — не понадобился. Что, конечно, не умаляет их подвига. Ну и конечно голышом и голыми руками они не работали, была и техника и минимальная одежда, пусть и не полная экипировка из-за тяжелых условий. Не говоря уже о ляпах с министром угольной промышленности и опять же водкой на рабочем месте... Почитать о работе шахтеров можно тут. И посмотреть видео тут:


Видео о работе шахтеров под 4-м блоком ЧАЭС

С причинами аварии создатели сериала тоже немного перегнули и сильно все упростили, сведя все к самодурству руководства станцией и дефекту реактора (концевой эффект при нажатии АЗ-5), который все тщательно скрывали. Это лишь отчасти правда. Да, проблемы реактора не выставляли напоказ, но специалисты про них знали и после аварии частично исправили. Сейчас в России работает три АЭС с такими реакторами — Ленинградская, Курская и Смоленская. Персонал станции и лично Дятлов довели реактор до неприемлемых условий, нарушили ряд инструкций, отключили системы защиты, в результате чего проявили себя дефекты конструкции реактора. Но никакого заговора КГБ по сокрытию страшных дефектов реактора не было, как и договоренностей с Легасовым об их исправлении.

Важным, но не отмеченным в сериале фактором аварии стала передача атомных станций из Минсредмаша (атомного министерства, из которого потом вырос Росатом) в Минэнерго, снижение уровня культуры безопасности, а так же потеря связи проектировщиков реакторов и эксплуатирующих организаций. Именно тут кроется секрет незнания персонала о важных и опасных особенностях реактора, а не в злом КГБ. Проще говоря, авторы не упомянули такую важную составляющую причины аварии, как советский бардак, в том числе бюрократический, головокружение от успехов в покорении мирного атома и советское желание перевыполнить план по вводу новых промышленных объектов. Сценаристы предпочли увидеть главной причиной аварии коварный заговор советской системы, покрывающей ложь и расправляющейся с любым, кто выступает против нее. Т.е. злой умысел, вместо раздолбайства. Это более кинематографично. Хотя тут как раз тот случай, когда героизм одних есть следствие раздолбайства других.

В финале под названием «Цена лжи» сценаристы поругали СССР, мол, власти экономили и поэтому на реакторах не было бетонного колпака — контейнмента. Это отчасти правда, ведь СССР нуждался в большом количестве энергии и строил много новых станций с относительно недорогими реакторами (хотя РБМК были дороже ВВЭР), рассчитывая компенсировать отсутствие колпаков другими мерами безопасности. Принятие тех или иных решений не всегда было связано с вопросами безопасности, а во многом определялось внутриведомственной подковерной борьбой, в том числе внутри Курчатовского института. В те времена далеко не на всех АЭС в мире такие колпаки были. В СССР же они стали появляться на реакторах ВВЭР после строительства в 1971-1977 АЭС Ловииса для финнов, которые потребовали такой контейнмент. Сейчас его наличие, как и ловушки расплава (это грубо говоря чтобы шахтерам не пришлось рыть тоннель для охлаждения и сбора топлива) - стандарт для новых типов реакторов строящихся в России и за границей.

Ну и еще по мелочам. Вертолет в сериале действительно падал, но осенью, а не в апреле. Легасов все расчеты делал не один — ему помогали ученые из его института, а на самом деле вся атомная наука и техника СССР работали над поиском решений проблем. Но тут в некотором роде собирательным образом выступила вымышленная чудо-женщина-ученый Хомюк. Решения принимала госкомиссия из десятков человек, а не один Легасов с Щербиной и каким-нибудь генералом. И заседали они не в вагончике на территории станции. И водки столько не было, в зоне был сухой закон. Конечно, спирт и самогон находили, но тем, кто много работал, было не до пьянства. Ну и под угрозой смерти и расстрелов никого в Чернобыль не сгоняли и ничего делать не заставляли. Ни ученых, ни инженеров, ни шахтеров, ни даже, вы не поверите, тех 3800 человек, которые очищали крышу энергоблока в 4-й серии. Да, многие шли по приказу, но не под дулами автоматов.


Видео о работе биороботов на крыше. Это та часть, которая показана в сериале максимально близко к документальным кадрам, вплоть до цитирования речей участников. Вообще, видно, что авторы отлично знают материал. Тем обиднее за отсебятину и ляпы, не несущие особой художественной ценности.

Если подытожить, то основные моменты ликвидации в сериале показаны — "тушение" реактора, эвакуация, подкоп под реактор, очистка территории. Все это было, хотя было и много чего еще, например такой важный этап как строительство саркофага. Но я уверен, что многие сцены можно было показать и без художественных доработок, и они выглядели бы не менее драматичными. Ведь история с женой пожарного Игнатенко показана довольно близко к реальности, и она одна из самых ярких в сериале. Хотя облучить ребенка от контакта с мужем она и не могла...

Кстати, в финале показаны титры с описанием «реальных» последствий. Якобы Россия скрывает число реальных жертв и продолжает говорить лишь о 31 погибшем. 31 человек погиб в первые месяцы — это те самые пожарные и работники станции, которые ликвидировали последствия взрыва и пожара. Кстати, остальные из 134 человек с острой лучевой болезнью были вылечены в той самой 6-й больнице благодаря усилиям легендарного врача институт биофизики Ангелины Гуськовой (ее прототип есть в сериале - она общается с Людмилой Игнатенко) и выжили, но об этом в сериале не говорят. Всемирная организация здравоохранения на 20-летие аварии заявляла о возможных 4000 отдаленных смертей среди около 600 000 человек (ликвидаторов + населения, получивших дозы), связанных с радиационными последствиями аварии. И эти цифры Россия не оспаривает. Но один из мифов Чернобыля — что он привел к сотням тысяч смертей, если не миллионам. И погибшие на «Мосту смерти» в финальных титрах — тоже миф, так как радиационная обстановка в Припяти до эвакуации населения была в приемлемых и не опасных для здоровья рамках, в первые дни ветер дул в другую сторону. Так что даже эвакуацию начали заблаговременно, прогнозируя ухудшение обстановки в будущем.

В целом, не смотря на массу фактических замечаний, которые я списываю на художественность произведения, а не пропаганду, как уже начали говорить горячие патриотические головы, у меня лишь две глобальные претензии. Историко-культурологическая - за обилие ничем не оправданной в художественном плане водки, и профессиональная - за завышение опасности радиационных последствий, т.е. определенное способствование радиофобии.

В качестве более жесткой критики приведу ролик-мнение Александра Купного, с которым я и ходил по ЧАЭС и Припяти в 2012 году, а так же встречался с его отцом (на момент аварии Валентин Купный был директором Запорожской АЭС, а с 1995 по 2002 начальником объекта Укрытие на Чернобыльской АЭС). Сам Александр начинал трудовой путь на нашей Белоярской АЭС, с 1988 - на ЧАЭС, где в качестве дозиметриста-разведчика объекта Укрытие облазил весь саркофаг, написав несколько книг и альбомов с собственными уникальными фотографиями:


Я все же поставил бы фильму твердую 4-ку и считаю что хорошо, что такой сериал вышел. Как бы там ни было, в нем показана страшная трагедия и героизм наших людей, ее преодолевших. Просто не стоит верить всему что в нем показано. Если половина из тех, кто посмотрит сериал, начнет искать дополнительную информацию и погружаться в историю вопроса — будет просто замечательно. Потому что о таких трагедиях, о своей непростой истории, надо знать правду, а не те мифы, с которыми мы до сих пор живем. И хорошо, что HBO берется за эту тему, потому что на побуждение интереса к истории и большую достоверность от НТВ с их снятым сериалом, и даже от Данилы Козловского, только приступающего к сьемкам фильма о Чернобыле, я особо не надеюсь.

Список дополнительных источников по теме:
1. Расшифровки записей Легасова
2. Доклад МАГАТЭ об аварии INSAG-7 1993 года
3. ВОЗ: Чернобыль: истинные масштабы аварии
4. Документальный филь "Колокол Чернобыля" (1987)
5. Пересказ подкастов создателей сериала
6. Meduza: Все смотрят американский «Чернобыль». А что на эту тему почитать?
7. Интервью Людмилы Игнатенко
8. Разбор "Чернобыльской молитвы" Алексиевич. Довольно жесткий.
9. Воспоминания старшего инженера-механика реакторного цеха №2 Алексея Ананенка - одного из "водолазов"

https://nucl0id.livejournal.com/360161.html