Атомная энергетика спустя 20 лет после Чернобыляпрофессор
В апреле 2006 г. исполнится 20 лет со дня Чернобыльской аварии – крупнейшей в мировой атомной энергетике. Она продемонстрировала масштабы воздействия атомной станции на окружающую среду, и все атомщики озабочены тем, чтобы подобные события больше не повторялись.
Предупреждение аварий - это система самых разных мероприятий - технических, научных, организационных, - у которых есть одно общее: их исполнители должны обладать культурой безопасности, то есть ставить безопасность атомных объектов выше любых других стремлений и стимулов в своей деятельности.
Именно это свойство, которое в разной мере присуще всем работникам области использования атомной энергии, побуждает меня рассмотреть более чем 60-летнюю историю атомной отрасли для прояснения тенденций ее возможного развития. Это тем более актуально, что в конце 2005 года произведены важные кадровые назначения: основное атомное ведомство (Росатом) возглавил бывший полномочный представитель президента страны, человек, безусловно, авторитетный и неординарный, но не работавший прежде в атомной отрасли.
Практически все специалисты, с кем я обсуждал эти перемены в руководстве, были обескуражены и выражали беспокойство за будущее отрасли. В СМИ практически повсеместно муссировали эту, казалось бы, всем доступную мысль, что впервые за 60 лет атомную отрасль возглавил “человек со стороны”, не имеющий “ядерного образования” и не знающий всех особенностей ядерных технологий. Мне же мешало присоединиться к общему мнению простое и очевидное соображение: однозначно оценивается только внешняя видимость явлений. Единодушное неприятие, как и одобрение, - безразлично и безответственно. “Ведь идея, вброшенная в массы – это девка, брошенная в полк”.
Известно, что первые 12 лет существования ведомства во главе стояли люди со стороны, так как “ядерное” образование только начиналось. Б.Л. Ванников пришел из ведомства боеприпасов, В.А. Малышев – транспортного и тяжелого машиностроения, А.П. Завенягин – внутренних дел, М.Г. Первухин был первым заместителем предсовмина, “спланировавшим” в Средмаш на короткий срок перед назначением на внешнеэкономическую деятельность. У специалистов отрасли сложилось благодушно- восторженное отношение к ее первым руководителям, так много сделавшим в поразительно короткие сроки. Хотя мы помним, чьими руками осуществлялась огромная работа, какими методами и ценой добивались успехов. Только легендарный Е.П. Славский стал министром в 1957 г., пройдя школу руководства предприятиями отрасли. Отдавая должное всему, что он сделал на посту министра, не забудем, что именно при нем произошла Чернобыльская авария.
Атомная отрасль была образована с основной целью – раскрыть секрет атомной бомбы и блистательно выполнила свою задачу, создав еще и водородную – невиданной мощности. Собственно водородная бомба оказалась первым неожиданным дополнительным достижением новой высокой технологии. Сюда же можно отнести корпусные реакторы, использованные для военных кораблей, новые приборы, аппаратуру, оборудование, датчики, нашедшие применение в самых различных промышленных отраслях. Научные открытия ядерной отрасли таили в себе множество грандиозных приложений. Так поиски урана сопровождались обнаружением месторождений золота, платины и других ценных элементов.
1. Ядерная технология возникла не для удовлетворения человеческих потребностей, а для решения военных задач по заказу государства. В 1940-1950-е годы в СССР были разработаны технические предложения по строительству нескольких типов реакторов для оборонных целей, из которых впоследствии были выбраны три, на базе которых сконструированы энергетические реакторы: ВВЭР, РБМК, БН.
2. Каковы бы ни были причины выбора, эти типы реакторов изначально не предназначались для широкомасштабного производства электроэнергии и распространения в энергетике.
3. Уже при эксплуатации по основному назначению реакторы ядерно-оружейного комплекса требовали тщательного изготовления, жесткой дисциплины, неукоснительного исполнения регламентов, и, тем не менее, на них все-таки происходили ядерные аварии с разрушением тепловыделяющих элементов – твэлов.
4. Так называемые “эволюционные” реакторы для энергетики проектировались с учетом опыта эксплуатации военных прототипов, путем повышения значений параметров теплоносителей и “навешивания” систем безопасности для снижения масштаба последствий возможных аварий. Для самых лучших из них вероятность тяжелой запроектной аварии оценивают на уровне 10-5 – 10 -6.
5. Атомная энергетика в XXI веке развивается на базе тех типов реакторов, которые были созданы 50 лет назад по военным программам, а атомная наука пошла не по пути создания новых, детерминистски безопасных реакторов, а по тропинке обеспечения и обоснования безопасности действующих. И атомная отрасль идет по канату, рискуя упасть при первой же ошибке.
Под детерминистски безопасным понимается реактор, у которого при эксплуатации все обратные связи отрицательны, реакции на внешние возмущения осуществляются естественными физическими процессами, а лишенный теплоносителя и внешних источников энергии реактор на основе этих свойств не оказывает радиационного воздействия на окружающую среду за пределами его защитных барьеров. Иногда такой реактор называется с “детерминистским исключением тяжелых аварий”, “с внутренне присущей безопасностью”, “с внутренней самозащищенностью”, “c естественной безопасностью”.
Вероятностный анализ безопасности таких реакторов должен был бы давать величину вероятности тяжелой запроектной аварии порядка 10-9. Современные же методы вероятностного анализа пока еще просто не пригодны для расчета таких значений - так линейкой нельзя измерять расстояния, меньшие миллиметра.
Подводя итоги этим тезисам, приходишь к выводу, который будет отвергнут большинством моих коллег, и который я сам формулирую с огромным усилием над самим собой и опасениями за его интерпретацию. Атомная энергетика в том виде, в котором она существует сегодня, необходима, но преждевременна. Она является заложницей тех проектных решений, которые приняты 50 лет назад при формировании стратегии развития атомной энергетики, когда безопасность энергетических реакторов не была главным приоритетом выбора. Многие статьи и отчеты, рассекреченные сегодня, свидетельствуют, что тогда главными приоритетами были реализация технологических заданий, скорейшее сооружение, возможности материальной базы и т.п.
Это относится не только к России, но и к другим странам, так как государства, которые разрабатывали собственные типы реакторов - США, Великобритания, Франция и Канада, - прошли тот же путь, что и СССР. Причем некоторые энергетические реакторы Великобритании и Канады относятся к другим типам, чем в СССР и США, но также не могут быть признаны детерминистски безопасными. Во всех странах атомная наука развивалась как и в СССР, оправдывая свои приоритеты ссылками на успехи соперника.
Вместе с тем из всех действующих сегодня технологий производства электроэнергии атомная энергетика единственная, которая имеет реальный резерв топлива и при нормальной эксплуатации минимально загрязняет окружающую среду. А нормальная – это и есть безопасная эксплуатация. Недаром в последние годы в ряде стран наблюдаются попытки отнесения атомной энергетики к возобновляемым, экологически чистым энергоисточникам.
Сравнивая стоимость АЭС с угольными и газовыми ТЭС при сегодняшних ценах на газ и тарифах на электроэнергию, легко видеть, что и по затратам на 1 МВт установленной мощности, и по продолжительности строительства АЭС в ряде регионов еще проигрывают ТЭС. Но учитывая эскалацию цен на органическое топливо, наши огромные расстояния, транспортные затраты, расходы на возмещение ущерба окружающей среде, следует признать, что в других регионах АЭС вполне конкурентоспособны.
Традиционная энергетика сопровождается выбросами в окружающую среду золы, окислов углерода, серы, азота и других, вредных для природы и человека веществ, включая радиоактивные изотопы. Известно, что при использовании некоторых сортов угля радиоактивные выбросы ТЭЦ и ТЭС превышают радиоактивные выбросы АЭС в несколько раз. Вместе с тем АЭС не выбрасывают углекислый газ, по общему мнению, снижают скорость глобального потепления и т.п. Во всяком случае, загрязнение окружающей среды вредными продуктами сгорания существует и представляет собой серьезную экологическую проблему.
Эта проблема может быть решена путем повышения герметичности технологического оборудования и установкой необходимого числа фильтров на сбросных магистралях. То есть активная составляющая химической безопасности может быть повышена и концентрация вредных веществ в выбросах вполне может быть снижена до ПДК. Но для этого следует увеличить капитальные затраты. Плюс к тому, наличие фильтров несколько снижает экономичность эксплуатации. Если бы на ТЭС существовала такая же жесткая система лицензирования и надзора, как на АЭС, которая не допускала бы эксплуатацию с выбросами, превышающими ПДК, то стоимость электроэнергии на них была бы выше, чем принято ныне. Хотя это повышение было бы небольшим, так как основной вклад в стоимость энергии ТЭС дает топливная, а не капитальная составляющая стоимости. И, тем не менее, такие модернизации осуществляются далеко не везде.
Потенциальные угрозы на ТЭС не имеют таких масштабов, как на АЭС. Поэтому на ТЭС не предусмотрены различные системы безопасности, которые на АЭС по разным оценкам составляют до 20 % капитальных затрат. При том, повторяю, что эта капитальная составляющая дает основной вклад в стоимость атомных энергоблоков.
Таким образом, при нынешних технологических и экономических реалиях, сопоставляя сегодняшние стоимости электроэнергии, производимой на объектах традиционной и ядерной энергетики, надо учитывать различие в обеспечении безопасности. Здесь есть два пути: или сопоставлять с АЭС только те ТЭС, которые не создают в окружающей среде концентрации, большие ПДК. Или учитывать так называемые внешние (экстернальные) затраты, оценивая ущерб от воздействия на окружающую среду.
Еще сложнее сопоставлять цены на электроэнергию в будущем, так как приходится экстраполировать стоимость топлива, тарифы, транспортные затраты. Конечно, цена ядерного топлива будет в перспективе расти пропорционально экономическим дефляторам, учитывающим производственную конъюнктуру: рост зарплаты, металла, транспорта и т.д. Но стоимость углеродосодержащего топлива будет расти быстрее по мере его исчерпания, потому что его просто будет не хватать.
Поэтому сопоставление различных видов энергетики будущего сопряжено с большими неопределенностями, которые в инженерных оценках считаются неприемлемыми, хотя сплошь и рядом используются в публицистике. Вот почему атомная энергетика необходима, и воспринимается многими как единственная технология производства энергии, доказавшая возможность своего развития в будущем.
Действующая сегодня Стратегия развития атомной энергетики России была одобрена протокольным решением Правительства РФ еще в 2000 г. и предусматривала до 2010 г. целый ряд мероприятий: продление срока службы действующих энергоблоков, реновацию энергоблоков первого поколения, достройку четырех энергоблоков, из которых два уже введены в эксплуатацию, новое строительство пяти энергоблоков. Из упомянутых девяти достраиваемых и строящихся энергоблоков только один должен располагаться на новой площадке. А c 2010-го до 2020 г. планировалось сооружение еще 22 энергоблоков, в том числе 12 на новых площадках. В качестве базового проекта принимался реактор ВВЭР-1000, но модификация его и до сих пор не выбрана.
Очевидное отставание состояния дел от приведенных выше планов вызвано разными причинами: и проводимой с 2003 г. реформой технического регулирования, и административной реформой, и внутренними процессами в ведомстве, и общероссийскими проблемами. Один–два вводимых энергоблока в пять лет, споры, что лучше - АС-91 или АС-92, которым уже сейчас более 10 лет от роду, вязкая дискуссия о преимуществах и недостатках тех “революционных” типов реакторов, которые были предложены лет 50 тому назад, - вот, что мы имеем сегодня.
Генералы нашей отрасли, как им полагается, воюют по правилам предыдущей войны. Но нельзя забывать, что мы заложники тех программ 1970-1980 гг., когда вводилось по 1000 МВт в год и, чтобы хотя бы не сократить размеры действующей атомной энергетики после всех реноваций и продления сроков службы, этот темп придется выдерживать.
Несколько лет назад было объявлено о пересмотре Стратегии, но работа не доведена до нового документа. Этот важный документ должен быть принят законом и ежегодно подкрепляться соответствующими статьями федерального бюджета.
В нем помимо уточнения имеющихся цифр непременно должны быть указаны тип эволюционного реактора на тепловых нейтронах, сооружаемый в рамках нового строительства, типы революционных реакторов на быстрых нейтронах, для которых будут проводиться НИР и ОКР в период до 2020 г., а также объемы и источники финансирования этих НИР и ОКР и других научных изысканий для перспективных реакторов и замыкания топливного цикла.
Сейчас я выскажу парадоксальное и ретроградное соображение, противоречащее “рыночной” восторженности последних десятилетий. Я отнюдь не противник рынка при производстве товаров, потребных каждому человеку. Но энергетика будущего по определению не может развиваться чисто рыночными средствами без целенаправленной поддержки государства. Частные инвесторы будут сегодня строить газовые и парогазовые установки, намереваясь успеть получить прибыль и увеличивая темпы исчерпания газовых запасов. Газовая пауза не завершилась, как утверждает Стратегия, просто чуткое ухо ее авторов уловило грозный мотив энергетического апокалипсиса.
Концептуальная основа Стратегии, вполне соответствующая сиюминутной политической конъюнктуре, представляется главным ее дефектом – это ориентация на собственный инвестиционный потенциал отрасли. Поэтому должны быть четко отделены источники финансирования генерирующей компании “Росэнергоатом” на свое развитие от источников федерального бюджета на развитие научно-производственного комплекса Росатома для будущей энергетики.
При их смешении возникают нереально радужные оценки стоимости 1 МВт установленной мощности, опровергнутые практикой, завышенное количество вновь сооружаемых энергоблоков и расчет на освоение тех типов реакторов, для которых еще предстоит получить результаты НИР и ОКР, обосновывающие их безопасность, работоспособность и эффективность.
Коренная причина этих недостатков – в отсутствии однозначного разделения ответственности, не установленного действующим законодательством между государственным органом власти, проводящим “научно-техническую, инвестиционную и структурную политику”, и эксплуатирующей организацией, основная цель которой – извлечение прибыли из основной деятельности. Можно как угодно компоновать предприятия отрасли, объединять проектные, конструкторские и строительно-монтажные предприятия с заводами-изготовителями.
Но пока законом не будет провозглашена государственная поддержка развития атомной энергетики, и не будут определены объемы государственных инвестиций в конкретные направления развития новой техники, а также ежегодные объемы инвестиций концерна “Росэнергоатом” из его прибыли и тарифа в сооружение и достройку эволюционных реакторов, до тех пор вялотекущая деградация атомной отрасли будет продолжаться.
Кстати сказать, такие рыночные страны, как США, Великобритания, Франция или уже имеют, или готовят законодательные акты о государственной поддержке энергетики, включая отдельно атомную.
Генетическое отвращение атомного ведомства к законотворчеству, вполне объяснимо, так как у многих еще свежо предание, как эффективно работала отрасль в советское время по приказам министра. Вряд ли такое повторится, так как у министра тогда были практически неограниченные средства, отпускавшиеся под военные программы, которыми он мог маневрировать в пятилетней перспективе.
Законодательная основа нужна еще и потому, что переход от тепловых реакторов к быстрым будет происходить десятилетия и потребует изменения и развития всей инфраструктуры для производства новых видов топлива, теплоносителей, корпусов реакторов и т.п. То есть, если даже удастся вдохнуть жизнь в дышащее на ладан отечественное машиностроение, то в нем же должны развиваться иные, еще не отработанные технологии производства оборудования для новых реакторов. А это можно осуществить лишь в долговременной перспективе при системной планомерной работе.
Только после того, как законом будут установлены основные объемы вложений и разделены инвестиции в сооружение эволюционных реакторов и НИР и ОКР новых типов реакторов, можно будет определить темпы их сооружения. Эти темпы должны обеспечить поддержание атомной энергетики хотя бы на существующем уровне, и, может быть, некоторое увеличение общей установленной мощности с вводом в эксплуатацию до 2020 г. такого количества энергоблоков, которое обеспечит замещение имеющихся мощностей порядка 20-22 ГВт. На существующей технике нельзя даже мечтать о резких скачках развития, надо хотя бы сохранить то, что имеем.
Эволюционные реакторы, у которых вероятность тяжелой аварии10-5-10-6, не должны широко сооружаться, так как в системе из многих реакторов существует прямая зависимость между вероятностью аварии и количеством реакторов, а также временем их эксплуатации. Эту понятную мысль хорошо сформулировал академик В.А. Легасов: ”Спроектированный по техническим средствам и регламентным требованиям объект, достаточно надежный в условиях малого тиражирования, теряет статистически надежность при массовом воспроизводстве, хотя физического облика он при этом не меняет.”
А так как почти половину вклада в вероятность аварии дают ошибки персонала, то очевидна важность его подготовленности, тренированности, дисциплинированности. Культура безопасности персонала, его четкая и безошибочная работа – важнейший фактор обеспечения безаварийной эксплуатации действующих сегодня эволюционных энергоблоков. Пример США и Франции только подтверждает этот тезис, так как там культуре безопасности придается особое значение.
Конечно, ни одна действующая на Земле промышленная отрасль не демонстрирует такую степень безопасности, которую должна достичь атомная. Но может быть в этом и состоит свидетельство истинной новизны атомной технологии. Именно в таком развитии атомной энергетики видится ее магистральный путь, а не в сомнительных играх в приватизацию, которые почти наверняка закончатся так же, как приватизация угольной, автомобильной и других отечественных отраслей промышленности. Именно в России еще сохранились научные и технологические условия для подобного развития, и если мы не пойдем по нему сейчас, то безопасная технология опять придет к нам с Запада вслед за персональными компьютерами, мобильными телефонами и т.п.
Есть одна иллюзия, состоящая в том, что Россия будет сохранять свою атомную промышленность, сооружая АЭС за рубежом. По-моему, последний тендер мы выиграли в 1998 г. в Индии и тогда же приступили к достройке энергоблока в Иране. Чуть раньше началось сооружение АЭС в Китае. Вообще говоря, не так уж много в мире тендеров прошло с тех пор, но почему-то многие уверены, что атомная энергетика упомянутых и других азиатских стран будет “прирастать” российскими ВВЭР-1000.
При этом не уделяется внимание указанному выше обстоятельству, что эволюционные реакторы нуждаются в высокой культуре безопасности эксплуатационного персонала. И если у нас в России еще сохранились такие люди, существуют традиции и школы их подготовки, то в перечисленных выше странах – это самая трудная задача. Там, где нет обученного, тренированного персонала, резкое увеличение количества эволюционных реакторов противопоказано еще в большей степени, чем нам. Не дай Бог, произойдет авария – говорить будут не о недисциплинированных операторах, а о негодных российских реакторах. И, планируя строительство АЭС в других странах, надо одновременно готовить учебно-тренировочные комплексы для будущего персонала, который воспитывается дольше, чем даже сооружается АЭС.
Завершая статью, хотел бы заострить вывод. Энергетика на эволюционных реакторах не имеет долговременного будущего. Ее роль – родить новые, детерминистски безопасные типы реакторов и отмереть. И все творческие силы, которые атомная энергетика еще способна собрать, должны быть брошены на поиск и реализацию иных типов безопасных реакторов, которые только и могут обеспечить долговременные потребности человечества в электроэнергии.
P.S. Пока статья готовилась к публикации, чередой прошли совещания специалистов Росатома, на которых как раз обсуждалась тактика организационных действий при развитии атомной энергетики. Прозвучали мнения о возможности сооружения в России до 2020 г. чуть ли не 50 энергоблоков АЭС с ВВЭР-1000. Это подтверждает актуальность представленных в статье идей, необходимость их обсуждения. Я слышал различные оценки этих планов: свежая струя в болоте, амбиции успешных менеджеров, задор молодых невежд, уловка матерых карьеристов… Сам разброс прозвучавших предложений, к сожалению, вызывает в воображении образ агонии.
Я никогда не настаиваю на правильности своих мнений, особенно, когда не несу ответственности за их реализацию. Но очень не хотел бы оказаться на небесах в положении того еврея, который, глядя на разрушенный Иерусалим, разводил руками со словами: “Я же говорил…”
Источник: Промышленные ведомости |
