Теперь, собственно о предложении Б.Нигматулина. Низкая T_кип и высокое давление воды – важные факторы в возникновении и протекании аварий (TMI, Чернобыль, Фукусима). С ростом давления и температуры воды растёт запасённая в ней энергия и возможность её освобождения при потере герметичности контура – парового взрыва. При потере водяного теплоносителя в БР может возникнуть значительный положительный пустотный эффект реактивности и связанный с этим разгон на мгновенных нейтронах. Кроме того, в БР вода ухудшает нейтронный баланс, снижает КВ, затрудняя создание равновесного режима с малыми запасами реактивности.  Не видно «логики», по которой охлаждаемый водой, тем более – закритической, БР не был бы более опасен и дорог, чем при охлаждении тяжелым, малозамедляющим и химически малоактивным высококипящим свинцом. В водяном БР трудно заменить обычное для ЛВР оксидное топливо плотным теплопроводным нитридом (или металлом, как в США), взаимодействующим с водой при разгерметизации ТВЭЛ.

Необходимо объяснить и «всю логику мирового развития теплоэнергетики», якобы ведущую к одноконтурному БР, охлаждаемому закритической водой, заодно – и почему в теплоэнергетике закритическую воду теснят ПГУ. Отличие ЯЭ от обычной энергетики давно известно: в обычной энергетике главные затраты – затраты на топливо, и КПД играет решающую роль. В ЯЭ доля топлива в цене электроэнергии (не путать с себестоимостью) составляет лишь ~10%, а главная ее часть – расходы на возврат  инвестиций в строительство АЭС, которые  выросли в 70-е годы вчетверо и продолжают расти быстрее инфляции, главным образом из-за роста требований к безопасности АЭС и инженерных мер обеспечения этой безопасности, играющей и сама по себе решающую роль в социальной приемлемости ЯЭ. К тому же, одноконтурные BWR, если и дешевле PWR, то ненамного.”

Требования, нацеленные на преодоление проблем современной ЯЭ в областях экономичности,  безопасности, радиоактивных отходов, нераспространения и сырьевой базы впервые были выработаны в России в конце ХХ века и представлены в одобренной Правительством страны «Стратегии развития атомной энергетики России в первой половине XXI века» (далее «Стратегия-2000»): обеспечение конкурентоспособности ядерной энергетики в сравнении с другими видами энергогенерации при условии:

•         Исключения аварий, требующих эвакуации, а тем более отселения населения, а также выводящих из хозяйственного использования значительные территории;

•         Обращения ядерных материалов в топливном цикле с сохранением природного радиационного баланса;

•         Технологического усиления режима нераспространения ядерного оружия за счет исключения наработки и выделения в топливном цикле чистых 235U и Pu оружейного качества, а также постепенного отказа от использования технологий (обогащения) изотопов урана;

•         Максимально возможного использования энергетического потенциала добываемого топливного сырья;

После появления Стратегии -2000 её ключевые положения получили широкую международную поддержку:

1.     В рамках организованного в начале века по инициативе России, международного проекта МАГАТЭ ИНПРО,  были сформулированы требования к инновационным системам ЯЭ, удовлетворяющим принципам устойчивого развития. Совместные исследования стран показали на возможность удовлетворения этим требованиям ЯЭ на основе  технологий БР и ЗЯТЦ.

2.     В рамках МФ Генерация - 4 страны-разработчики ядерных технологий  выработали требования к реакторам 4-го поколения. Выбраны 6 технологий для совместного развития, из которых 4 - это БР.

3.     Сформулированные в ИНПРО и МФ-4 требования по безопасности и экономичности совпали с требованиями Стратегии 2000.

4.     На сегодня большинство стран мира, имеющих  большой парк АЭС (Франция, Япония, Респ. Корея, США ) или планирующих масштабное развитие ЯЭ (Индия, Китай), имеют национальные программы по развитию технологий БР и ЗЯТЦ.

После аварии на Фукусиме (2011) значимость и актуальность  ключевых положений «Стратегии-2000» только возросла.

Теперь коротко о зарубежных разработках  БР и ЗЯТЦ.

Индия, Китай. Основная проблема – ресурсная.  Поэтому в этих странах разрабатываются (Индия) или планирую разрабаьывать (Китай)  БН большой единичной мощности на металлическом топливе с КВ=1.5 и ПЯТЦ. Начальный этап до 2030 - БН с МОКС топливом с КВ=1.2, водные методы переработки ОЯТ. Ведутся концептуальные исследования по выжиганию МА, АДС, БР с тяжелым теплоносителем.

Респ. Корея, США. Основная проблема - накопление ОЯТ. Поэтому в этих странах разрабатываются модульные БН на металлическом топливе с КВ <1 и ПЯТЦ для выжигания накопленных ядерных материалов (2030-2050 гг.). После выжигания накопленных излишков предусматривается увеличение КВ до 1. Ведутся концептуальные исследования по БР с тяжелым теплоносителем.

Франция, Япония. Основная проблема - разработка безопасных БР для замены в будущем после 2040 г. парка ТР и утилизации ОЯТ МОКС ТР.  Разрабатываются БН с КВ=1 на усовершенствованном МОКС топливе с усовершенствованной водной переработкой ОЯТ. Ведутся концептуальные исследования по выжиганию МА, АДС, а во Франции по БР с газовым теплоносителем. В активной фазе находятся переговоры между РФ и Францией о дальнейшем сотрудничестве по БР.

ЕС. Противоречивая ситуация в разных странах. Основной акцент на проблеме ОЯТ и безопасности. Концептуальные исследования по выжиганию МА, АДС, БР с тяжелым теплоносителем, БР с газовым теплоносителем с КВ=1.

Таким образом, в России нет никакого одиночного штурма “сложнейших технологических проблем, связанных с быстрыми реакторами и замыканием ядерного цикла”.  А есть её вовлечённость в международную деятельность по решению этих проблем. И ещё есть желание быть лидером в этой деятельности. А амбициозный проект “ПРОРЫВ” как раз и есть российский национальный инструмент обеспечения этого мирового лидерства.

                                            От героя до геморроя один шаг                                                              Н. А. Полеон “Дума о Березине”

Наконец, переходим к самому значимому разделу - разделу лукавых откровений, которые дают представление о поистинне безграничных познаниях БН-2012 в областях экономики, науки и техники, а также архитектуры и нравственности, и которые как магнит притягивают к нему те многочисленные пытливые ПРОатомные умы, которые видят в БН-2012 “гвоздь в диване”, на который хотелось бы усадить всех, кому повезло чуть больше, чем им. Но вот беда – нет дивана. Есть только ржавый гвоздь, да и тот уже вбит в нефтегазовую стенку, чтобы обои не падали.

В этом разделе, я, как и в предыдущем, буду прибегать к помощи профессионалов.

Откровение № 1: “Давайте сделаем сначала конкурентоспособный и комплектный (включая АСУ ТП) проект АЭС с ВВЭР, предложим современную организацию его строительства”.

Совет, действительно, хорош, особенно если учесть, что в своих ПРОатомных трудах профессор уже давно убедил почти всех, что это возможно только в случае, если этим “сделаем”  будет руководить лично он.

Откровение № 2: “Этот российский «прорыв» не ждут в странах с развитой атомной энергетикой. Не актуален он в обозримой перспективе  и для России”.

Про “не ждут”, конечно, профессору виднее. Было время, он приложил немало усилий, чтобы в Болгарии «не ждали» российскую АЭС с ВВЭР. Такой вот самозабвенный патриотизм. Что же касается “обозримой перспективы”, то хотелось бы напомнить, что перспектива начинается с возможности выбора. А проект “Прорыв” как раз и направлен на то, чтобы в обозримой перспективе можно было сделать выбор между ВВЭРами с ОЯТЦ и БРами с ЗЯТЦ. Причём последние должны удовлетворять требованиям, предъявляемым к крупномасштабной ЯЭ, которые мы для сокращения называем “естественная безопасность”. При этом, первый этап демонстрации коммерческого ядерного энергокомплекса естественной безопасности в силу очевидных причин мы предполагаем делать на основе БН и работаем именно над таким проектом БН-1200 с ЗЯТЦ.  

Откровение № 3: “Непонятно только как можно сравнивать две технологии, одна из которых (БН) отработана, функционирует и совершенствуется, а другой нет пока даже на бумаге в необходимом объеме, и вероятность реализации этой технологии к 2020 г. крайне мала”.

Всё-таки есть у профессора совесть. Любо-дорого читать: технология “БН отработана, функционирует и совершенствуется”. Правда, её (совести) хватает только до следующего откровения.

Откровение № 4: “К 2025 году ничего кроме БН-1200, с нерешенными проблемами безопасности (горение и кипение натрия) и экономической неконкурентоспособности…, кроме того, более дорогостоящий в эксплуатации и, соответственно, более высокой себестоимостью производства электроэнергии”.

Короче говоря, нам советуют прекратить дорогостоящую возню с этими опасными и неконкурентоспособными  БНами. Совет важный, но запоздалый. Мы уже работаем над безопасными и конкурентоспособными БНами, как раз в рамках проекта "ПРОРЫВ”. И, возвращаясь к откровению № 3, у проекта “ПРОРЫВ” нет такой задачи - сравнивать две технологии. Задача другая: как можно полнее реализовать потенциал “естественной безопасности” БР в проекте БН-1200, продемонстрировать этот потенциал и на следующем этапе полностью реализовать потенциал “естественной безопасности” БР в проекте БРЕСТ-1200.

Откровение № 5: “Высокая материалоемкость и габариты РУ со свинцовым теплоносителем, необходимость сооружения герметичной оболочки на высокое давление (естественная безопасность) отсутствие конструкционных материалов, обеспечивающих выгорание топлива на уровне 10-15% , низкий коэффициент готовности энергоблока не позволяют рассчитывать сегодня на конкурентоспособность и этого типа быстрого реактора”.

В соответствии с действующими нормами и правилами проекте предусматривается герметичная железобетонная оболочка энергоблока реакторного отделения, укрывающая в себе реактор и примыкающее к нему оборудование. Защитная оболочка защищает реакторное отделение от внешних экстремальных воздействий: позволяет выдержать землетрясения, смерчи, ураганы, воздушные ударные волны, падение самолета. Но это касается проектов любых АЭС, а не только АЭС с РУ типа БРЕСТ. Профессору это известно. До нас же он хочет донести мысль о том, что уж если с освоенными БНами без ПЯТЦ не получилось, то с неосвоенными БРЕСТами с ПЯТЦ и подавно не получится. Логика железобетонная. Надо было только добавить, что средства, высвобождаемые от дорогостоящих высокотехнологичных разработок в атомной отрасли, профессор планирует направить на инновационную покраску конкурентоспособных газовых и нефтяных трубопроводов, а также угольных и газовых котлов. Как выдающийся маркетолог, он, конечно, прав. А может и бесконечно. Но это ещё не всё. Цитирую: “а удельная стоимость ПЯТЦ на порядок дороже, чем переработка на большом заводе…”. Нострадамус отдыхает. Как всё-таки хорошо быть всеобъемлющим и неконгруэнтным, сравнивая удельные капиталовложения в ПЯТЦ и эксплуатационные расходы при переработке на большом заводе…

Откровение № 6:  “Под разговоры о центрах ответственности нам безответственно предлагают набор благих намерений команды, не подкрепленных экспериментальными и расчетными обоснованиями, добротными и продолжительными ресурсными испытаниями, как отдельных элементов и систем, так и установки в целом”.

Ну что можно сказать по поводу этого пассажа. Только правду. А она состоит в том, что в проекте “ПРОРЫВ” не только “ набор благих намерений команды” но и все другие планы подкреплены “экспериментальными и расчетными обоснованиями, добротными и продолжительными ресурсными испытаниями, как отдельных элементов и систем, так и установки в целом”. Если есть желание, можно ознакомиться и с планами и с имеющимися результатами. А насчёт “безответственно предлагают” это уже диффамация, со всеми вытекающими из неё последствиями. Но о них позже.

М-да. Это откровение, пожалуй,  покруче, чем “Фауст” Гёте. Не рискуя обидеть уважаемого профессора, я попросил прокомментировать его известного разработчика кодов И.Суслова.

И.Суслов:  “Это доведение существующей проблемы до абсурда. Ситуация с кодами действительно во многих отношениях не простая, прежде всего как следствие ориентации руководства Росатома в 90-х - начале 0-х на иностранные коды. Теперь расплачиваемся. Тем не менее, российские коды сохранены, существуют, разрабатываются, есть приток молодежи. Приезжайте на ежегодный форум "Нейтроника/Теплофизика" в Обнинск, где каждый год представляется по 60-80 докладов, многие из которых по российским кодам, вручите приз за лучший молодежный доклад. И надо иметь в виду программу по созданию кодов нового поколения. Создание кодов - дело не быстрое, но к 2020 году ситуация с кодами  изменится качественно. Теперь о “квалифицированной приёмке”.   Если "Прорыв" и погубит что-то, то это точно не отсутствие "квалифицированной приемки и сопровождения развития кодов". Тем не менее. Не очень понятно, что имеется в виду под "приемкой". Есть ГОСТ, надо ему следовать. Если говорить о процедуре аттестации, то она вообще существует в централизованном виде только в России, насколько я знаю. Везде это полная ответственность использующей код организации. Плюс сертификация пользователей после прохождения соответствующих курсов и сдачи экзаменов. Сопровождение развития кодов - это проблема прежде всего преемственности поколений разработчиков и возрастного разрыва. В значительной степени она сейчас решается, по крайней мере, для значительной части кодов, хотя её решение требует времени.”

Вот уж действительно беда! Научный институт и одни отчёты? А где же памперсы, пиво и другие полезные продукты? В ближайшее время обязательно свяжусь с руководством ИБРАЭ и попытаюсь уговорить их наладить производство инновационных балалаек или арф. Нет, именно балалаек – это более демократичный продукт. А лучше совместное производство с ИПЕМ. Думаю, что первый заместитель директора ИПЕМ будет доволен естественно монопольным производством балалаек. Боюсь, что ИБРАЭ не согласится.

Откровение № 10: “А главное - до сих пор нет технологии теплоносителя, а, следовательно, не решен вопрос с совместимостью теплоносителя и конструкционных материалов. Понадобятся новые стали и сплавы, а это, по-хорошему, десятки лет исследований”.

Вот и до главного добрались. Что бы мы без Вас делали, профессор?! От Вашей центростремительной негативной позитивности я даже дар речи потерял. Хорошо, что П. Мартынов и известный материаловед А.Русанов согласились прокомментировать “это” в рамках нормативной лексики.

П.Мартынов: “Комплекс методов и средств по технологии свинцового теплоносителя отработан, он включает, во-первых, процессы и аппараты по очистке теплоносителя и предотвращению образования отложений на теплопередающих поверхностях 1 контура реакторной установки (РУ) «БРЕСТ-ОД-300», которые обеспечивают сохранение проектных теплогидравлических характеристик 1 контура на всем ресурсе эксплуатации РУ; во-вторых, процессы и аппараты по предотвращению коррозии конструкционных сталей в свинцовом теплоносителе. Совместимость конструкционных сталей с теплоносителями на основе свинца имеет одну замечательную особенность: при наличии растворенного кислорода в теплоносителе на поверхностях сталей формируются защитные противокоррозионные оксидные пленки. Этот процесс будет обеспечен в течение всего ресурса эксплуатации РУ «БРЕСТ-ОД-300». Если гипотетически предположить, что по каким-либо причинам в какой-либо момент времени в некоторой локальной точке поверхности конструкционной стали, контактирующей со свинцовым теплоносителем, произойдет ухудшение качества защитной пленки (например, вследствие эрозии), то теплоноситель, содержащий растворенный кислород, обеспечит быстрое «самозалечивание» дефекта. В настоящее время расчетно-экспериментальными исследованиями определен требуемый диапазон концентраций растворенного кислорода в свинце (в диапазоне  его рабочих температур для РУ «БРЕСТ-ОД-300»). Для обоснования технических решений по проекту РУ «БРЕСТ-ОД-300» идут испытания натурных образцов средств контроля растворенного кислорода в свинцовом теплоносителе и массообменных аппаратов (источников дозированного ввода растворенного кислорода в теплоноситель) для поддержания кислородного режима теплоносителя.

А.Русанов: “В качестве базового конструкционного материала для а.з. РУ БРЕСТ выбрана сталь марки ЭП823, относящаяся к классу ферритно-мартенситных 12% хромистых сталей. Сталь ЭП823 создана в результате оптимизации состава целой гаммы сталей, разрабатывающихся для Pb-Bi реакторных установок. Благодаря сложному комплексному легированию сталь обладает исключительно высокой структурной стабильностью, необходимым для применения в качестве материала оболочек твэлов комплексом механических свойств, высокой радиационной стойкостью при нейтронном облучении. Согласно имеющимся экспериментальным данным, распухание стали не превышает 1% при повреждающих дозах, по крайней мере, до 90 сна. Высокая коррозионная стойкость в свинцовом теплоносителе стали ЭП823 обеспечивается благодаря наличию в составе стали кремния. Согласно многочисленным испытаниям указанной стали в неизотермических циркуляционных стендах, она не подвергается каким-либо коррозионным повреждениям в потоке свинца за время 16000 часов вплоть до температур 650°С. Необходимым условием для отсутствия коррозионных повреждений стали ЭП823 в свинцовом теплоносителе является поддержание концентрации растворенного в свинце кислорода на оптимальном уровне, что обеспечивается разработанной технологией теплоносителя. Уменьшение или увеличение в процессе эксплуатации содержания кислорода в Pb теплоносителе на порядок величины в течение 1-1,5 месяцев не приводит к развитию коррозионных повреждений стали. Ведущиеся поисковые работы по совершенствованию и созданию новых сталей, предназначенных для работы в установках со свинцовым теплоносителем, направлены на реализацию возможности повышения рабочих температур оболочки твэла (выше 650°С) и расширению возможного диапазона регулирования растворенного в свинцовом теплоносителе кислорода.”

Откровение № 11: “Авторы необоснованно утверждают, что  аварийное охлаждение реактора предусмотрено с помощью воздушных теплообменников типа трубок фильда, опущенных в периферийные зоны реактора”.

А.Сорокин: “Техническое решение системы аварийного отвода тепла (САОТ) реактора БРЕСТ, предусматривающее использование воздушного теплообменника (ВТО), является аналогичным решению для БР нового поколения (СЕFR – проект разработан ОКБМ, проект БН-1200). В обоснование ВТО «натрий-воздух» в ГНЦ РФ-ФЭИ в 2010 году проведены экспериментальные исследования. Намечена значительная программа экспериментальных и расчетных исследований в обоснование САОТ БН-1200 и САОТ БРЕСТ-300.”

Теперь остановимся на архитектурной проблеме, поднятой профессором в следующем откровении. 

Откровение № 12: “Колосс на свинцовых ногах, рухнув, может похоронить не только направление быстрых реакторов с ЖМТ, но и эволюцию водо-водяных реакторов в России”.

По-видимому, мы присутствуем при рождении нового крылатого выражения : “Колосс на свинцовых ногах”. Если классическое крылатое выражение родилось из толкования пророком Даниилом сна царя Навохудоносора, то нам придётся толковать сон профессора Нигматулина. Трудное это занятие, т.к. сны свои профессор хранит в тайне даже от ПРОатомного люда. А мы, увы, не пророки. Вообще, если исходить из библейской аналогии и из того, что все радиоактивные семейства кончаются либо свинцом, либо висмутом, то колосс на свинцовых ногах должен означать что-то вечное, незыблемое. Видимо на это и намекает автор нового крылатого выражения. Мол, всё похоронят – и направление БН с ЖМТ и эволюцию ВВЭР в России (к счастью, только эволюцию) – и останется только колосс на свинцовых ногах, т.е. БРЕСТ, который от утомительного одиночества присядет (рухнет) на могилы предков. Но это моя трактовка, которая может не совпадать с трактовкой автора.

Наконец, перейдём к нравственному блоку откровений профессора. Их два. И по той роли, которые они играют,  первое следовало бы назвать пророчеством, а второе - чревовещательством, что мы и сделаем.

Пророчество: “Большие деньги на большой срок, брошенные на «Прорыв» развратят институты, КБ и специалистов (которых остро не хватает). Все они становятся заложниками корпоративных интересов”.

Если следовать логике новоявленного пророка, то маленькие деньги, брошенные на маленький срок превращают институты, КБ и специалистов в ангелов. Наверное, так оно и есть. Отрасль и впрямь чуть было не превратилась в ангельские конторки. Но что до меня, то, я рад, что новая команда Росатома пытается так “развратить” институты, КБ и специалистов. А уж с заложниками корпоративных интересов как-нибудь сами разберёмся, без профессора. Пока просьб об освобождении не поступало.

По поводу этого чревовещательства скажу дипломатично: лукавит профессор. Нет таких в отрасли людей, которые только ради денег согласились бы делать туфту. Для этого надо иметь генетическую предрасположенность.  А в атомной отрасли генетика не та.

В заключение я хочу выразить благодарность Л. Забудько, В. Каграманяну, В. Лемехову, П. Мартынову, А. Моисееву, В. Орлову А. Русанову, М. Скупову, А. Сорокину, И. Суслову и Ю. Хомякову, которые помогли мне ответить практически на все вопросы и откровения опуса  “Свинец всему делу венец”, а также другим многочисленным коллегам по проекту “ПРОРЫВ”, чья моральная поддержка позволила завершить этот далеко не радостное писание. Особая благодарность профессору Б.Нигматулину за предоставленный повод выхода в интернет-сообщество. С Новым годом!

PS. Для тех, кто серьёзно интересуется задачами, решаемыми в рамках проекта “ПРОРЫВ”, мы приводим краткий список публикаций по этой проблематике.