По следам выступления М.Н. Николаева из ФЭИ в «Быстрый реактор для двухкомпонентной атомной энергетики»

Дементий Башкиров

Ничего нового для ВВЭР не предлагается – нужно две пятилетки лежать на печи и ждать, пока ОЯТ остынет и «прокиснет». Эта концепция является доминирующей в атомном мире последние 50 лет. Предлагается переложить ответственность за нынешнее преступное бездействие в отношении ОЯТ на последующие поколения – чем, собственно, всё атомное мировое сообщество и занимается. Только фактически лёжка продолжается уже 50 лет, и никто из наших «отцов» не перерабатывал ОЯТ через предлагаемые 10 лет.

Научная новизна заключается в том, что предлагается 10 лет выдерживать ОЯТ БН – такого мне еще не приходилось слышать от специалиста. Это «странное» предложение, особенно оно не совместимо с КВ=1,5.

Что мешало непосредственно автору и его коллегам воплотить предлагаемую концепцию в жизнь? Как ни печально констатировать, это разрыв в технологических знаниях, который произошел в 70-х годах. Оставшись без старших товарищей, нынешние профессора не смогли сориентироваться в окружающей действительности. Информация о военных технологиях наших прадедов была безвозвратно утеряна, а без нее понять атомную энергетику оказалось невозможно. 

В плутонии ОЯТ ВВЭР содержится 12-15% короткоживущего Pu-241 (Т=14 лет). Этот изотоп дает 15-20% реактивности в МОКС.  За 10 лет, благодаря бета распаду, почти половина этого высокоценного для безопасности управления реактора и воспроизводства топлива изотопа превращается в самый токсичный из техногенных изотопов. Америций-241 имеет в 20 раз меньшее сечение деления (в спектре БН) и самый высокий из оксидов известных изотопов положительный Доплер.  10 лет бездействия – это удвоение альфа активности ОЯТ за счет накопления Am-241. Это превращение изотопа с внутренне присущей безопасностью в изотоп, делающий реактор неуправляемым. Это превращение кондиционного плутония в РАО. Этот плутоний уже не затолкать в МОКС. Это будет или АМОКС, или 85% МОКС плюс отдельно 100% активности кондиционного плутония.  Это нужно разъяснять сотрудникам ФЭИ, или эту информацию они решили скрыть от потенциального покупателя быстрого атомного киловатта?

Вопрос Автору – почему в 1944 облученный уран перерабатывался через 2 недели, а сегодня необходимо ждать 10 лет? Почему америций, кюрий и калифорний в СССР умели получать водными технологиями через полгода, а сегодня уран и плутоний должны ждать 10 лет? Чем свежий плутоний ВВЭР хуже плутония БН?

Производство равновесного МОКС – технически нерешаемая проблема сегодня. США и СССР потратили полвека на решение, и ничего не добились. Французы поломали зубы об эту проблему, хотя 40 лет делают РЕМИКС – там в 10-20 раз меньше концентрация плутония, чем в МОКС БН. Автор предлагает нам опираться на нулевые технологии. Это называется целенаправленное введение в заблуждение с благой (или корыстной?) целью.

Сегодняшний МОКС, который планируют делать (и немного уже начали делать) на Урале и в Сибири, также далек от равновесного МОКС БН, как графин от графини. А так называемые КЭТВС – это всего 1-2 твэл с исследуемым инновационным топливом в комбинированной экспериментальной ТВС.

В СССР эксперименты с новыми видами топлива проводились на исследовательских реакторах. Если что-то пойдет не так, то масштабы аварии в 30-100 раз меньше. У экспериментального реактора и персонал грамотнее, и технические возможности по противодействию аварии на порядок выше. Сегодня решили экспериментировать с инновационным топливом на мощностях под 2 ГВт – 1,8 ГВт у БН-600 и 2,4 ГВт у БН-800? Больше нет экспериментальных площадок? Воровать – так триллион, взрывать – так десяток мегатонн!

На нас сегодня обрушилось стремительное падение цен на природный уран, ведущие мировые игроки с удовольствием избавились от убыточных активов, продав их россиянам. Падение цен на углеводороды обещает продержаться последующие 1500 лет. ВИЭ в этом году обгоняет АЭ по генерации электроэнергии. Профессура ФЭИ по-прежнему, как в 1961, ждет скачкообразного увеличения цены на уран. Не дождались и не дождетесь. Эра атомного шантажа закончилась, плутонием давно пугают только несведущих. Мы с 1953 живем в термоядерную эру. Малышок и Кузькина Мать – как страшный тараканище против доброго воробушка.

5-10 лет потребуется на развитие технологий БН и ЗЯТЦ?! Это ошибка на 1-2 порядка в прогнозах. Эти технологии уже разрабатываются 70 лет (уже порядок) и будут еще разрабатываться бесконечно, пока перед разработчиками не поставят конкретную задачу – снижение нарабатываемой альфа активности в атомных котлах до 2000-4000 Бк/квтч. В пересчете на плутоний – снижение накопления плутония с 400 000 Бк/квтч до 1000 Бк/квтч. После такой постановки задачи никто не возьмется за работу – положительный результат в БР недостижим, даже с учетом высокоскоростного ЗЯТЦ.

Сегодня БН разрабатываются только потому, что сами разработчики ставят себе задачи. С единственной целью – максимально больше заработать на процессе разработки. Их не волнуют судьбы нынешнего и будущих поколений. Наука бьется за металл.

Что особенно плохо, так это то, что нынешние «носители дезинформации» не осознают, что именно на них произошел резкий скачек падения квалификации (как верит солдат убитый, что он пребывает в раю). Не когда-то в 2030, а в 1965-1975 ядерные знания были утеряны. К 1986 году появилась плеяда ученых, которые вообще никогда не были допущены к ядерным технологиям. Именно эти ученые перестали понимать, для чего нужен атомный реактор, перестали оперировать терминами своих отцов, потеряли связь поколений. Именно из-за них произошла авария на Ч, и с их помощью развалили СССР.

50 лет назад атомные Моисеи убежали из Египта, заполонили более 30 стран атомными технологиями, и считают себя миротворцами. Всего-то на всего, им вовремя не объяснили, что производит атомный котел. Им не объяснили, как обращаться с оружием массового поражения, которое называется плутоний-америций.

Они не знают, что 98-99% поражающего действия атомного оружия остается на месте его производства, то есть непосредственно в ОЯТ, то есть в отработавшем ядерном топливе реактора.

Они путают такие понятия как ОЯТ и РАО. Они распространяют мирные ядерные технологии и рекламируют свои реакторы кондиционным плутонием.

Что же самое главное потеряли реакторщики, когда стали заниматься производством плутония, сняв сапоги и погоны? Они не могут заменить любого из личного состава, которым командуют, не могут оперативно заменить выбывшего из строя бойца. Они не оперируют терминами, которыми оперируют их подчиненные. Они перестали быть боевыми командирами, а стали тыловыми офицерами. В отличие от своих боевых предков, они боятся смотреть в глаза смерти, боятся оказаться на передовой, толкают на поле боя других, в том числе детей.

Реактор стал производить ОЯТ в никуда – накопленный плутоний, не нужный военным, превратился в ОМП, за которое никто не отвечает. Мало того, некоторые мечтатели ОЯТ стали считать сырьем для будущих поколений. Вот так, благодаря средствам дезинформации, оружие массового поражения за одно десятилетие превратилось в ценное сырье для наших потомков. Сказали бы вы это в 1950-м!

А еще – не знают изотопного состава ОЯТ, не знают, как меняется альфа активность ОЯТ со временем. Не знают, что у урана-238 имеется 8 дочерних альфа изотопов, и не понимают, что альфа-активность поднятого на дневную поверхность урана повысится в 8 раз. Вековое равновесие неизбежно восстановится. Не знают, что удельная альфа-активность плутония в 30 000 раз выше, чем у урана. Не знают, что удельная альфа активность Am-241 в 55 раз выше, чем у Pu-239.

Это старая-престарая информация, которой оперировали наши деды в 40-50-х годах. Этими понятиями оперировали, чтобы разработать оружие, которое может доставить на территорию врага все оставшиеся 98-99% поражающих факторов. Для того оперировали, чтобы не уничтожить самих себя, свою страну. Понятие прибыли не было вообще.

На рубеже 1960-х годов появилось четкое понимание того, что атомные реакторы – накопители плутония, это самое большое зло атомного оружия. Появившееся тогда термоядерное оружие не оставляло на своей территории никакой ядерной опасности, точнее, снижало эту опасность в 30 000 раз, по сравнению плутониевым ядерным оружием.

Все ученые тогда – разработчики ядерного и термоядерного оружия – стали выступать против морально устаревших атомных котлов, против атомных реакторов, накапливающих плутоний. Никаких ПУГР, РБМК, КАНДУ быть не должно!

К сожалению, большинство теоретиков тогда видело выход в применении бридеров – быстрых реакторов, которые используют и воспроизводят (с запасом, если нужно, или с убылью) плутоний для своих нужд. Суммарное количество плутония, которое нарабатывается в бридерах на один квтч, было по расчету в 60-140 раз меньше, чем у атомных котлов типа РБМК и ВВЭР. Бридер мог стать первой РУ, которая не накапливает плутоний. Но это было только в расчетах. На практике такие реакторы не заработали – они в разы дороже (от 3 до 7 раз по сравнению с РБМК), но самое главное – для них очень дорогое (невозможно изготовить) топливо, которое могло бы сжигать плутоний. И это топливо имеет вдвое-втрое меньший ресурс, чем топливо БН из ВОУ.

Не могли разработчики полностью отказаться от того, чему посвятили свою жизнь, и хотели доказать всему миру, что способны не только на уничтожение всего живого на планете.

Заметьте, всего 11 лет прошло с того мига, как был получен первый нейтрон в Чикагской поленнице, и человек овладел термоядерной энергией. Всего 11 лет длилась ядерная эра, а все остальное время – это лишь попытки переделать атомную бомбу в мирное устройство.

Разработчики БР называли быстрый реактор управляемой плутониевой бомбой. И этому названию было множество причин – само топливо было тем же, что и материал для бомбы, очень близкий спектр нейтронов делал физику похожей, образовывалось большое количество тяжелых трансплутониевых элементов. Только, в отличие от бомбы, плутоний мог не только расходоваться, но и воспроизводиться, и увеличивать свои запасы.

Однако оседлать плутониевый заряд оказалось не так-то просто. Среднегодовая вероятность тяжелой аварии на ТР = 1/1500, а на БР – 1/10. 150-кратная разница в пользу безопасной традиционной АЭ. Американцы называли плутониевый бридер бешенной лошадью – «Скачет себе, скачет, как вдруг понесет! Ничем не остановить!».

«Для БН нет топлива, которое может сжигать все накопленные актиниды, оно появится только в ближайшие годы» – 50 лет слышу одно и то же. Если за 50 лет ничего не сделали, то, экстраполируя на последующие 50 лет, (при таком же уровне развития техники и материалов) также ничего не будет сделано.

Советский и американский ЗЯТЦ образца 1965 года – это скоростной ЗЯТЦ, не позволяющий накапливаться америцию-241 (период полураспада 14 лет). Основа этой концепции – МОКС (смешанные оксиды двух элементов). Это максимально простая для понимания концепция, в которой участвуют всего два элемента – уран и плутоний. Остальные не успевают накопиться благодаря высокому темпу выгорания (расчётный темп – 16% т.а. в год) и высокоскоростной переработке ОЯТ – 2-6 месяцев. При такой концепции доля успевших накопиться америция и кюрия не будет превышать 0,1-0,3% от массы топлива.

Провалы в воплощении этих планов привели к тому, что за многие десятилетия доля америция в плутонии ОЯТ ТР по асимптоте приближается к доле плутония-241 – 12-15%. Суммарная концентрация америция в МОКС (20% PuO₂) стала равняться 2,4-3%, а в 50% МОКС – 6-7%! К 70-м годам подтвердились американские сведения 50-х годов, что реактор типа БН с МОКС теряет управляемость при содержании америция более 2% в 20% МОКС. Это так называемая америциевая яма БН, из которой ему не выбраться без перезагрузки 200-300 лет, в отличие от йодной ямы РБМК – 7-15 суток. Это означает, что БН не сможет пережечь даже собственный америций, если время выдержки топлива перед радиохимией будет более 2 лет. Ни о каком внешнем америции на выдержках топлива более 2 лет не стоит и говорить!

Советский ЗЯТЦ БН образца 1964 года

Реактор БН должен иметь темп выгорания 16% в год или выше, его нельзя останавливать (яма Am-241). ЗЯТЦ должен быть не более 0,5 года, его нельзя останавливать, нельзя нарушать ни одного срока поставок топлива к загрузкам (чтобы избежать накопления Am-241). Персоналу нельзя болеть, нельзя отмечать переходящие и непереходящие праздники, нельзя отлучаться в отпуск, нельзя покидать казармы. Разрешено ходить строем, соблюдать дисциплину и молча исполнять приказы командира. – Это в общих чертах требования к ЗЯТЦ БН. Простые, понятные и заманчивые, как все утопии.

Что мы имеет сегодня? Несмотря на накопленные мировой АЭ 4,5 тысячи тонн плутония, 90-95% этого плутония непригодны для использования в БН. «Подождем, пусть вылеживается…» – это самое фатальное из всех предложений, которое было в атомной энергетике. Либо работаете быстро и строго по графику – либо ничего не делайте.

Начните с малого – 5-10 МВт(э) вполне хватает для демонстрации благих намерений распространителей плутониевых бридеров. Зачем для демонстрации нужен БРЕСТ 300 МВт, БН 600 МВт, 800 МВт, 1200 МВт? Неужели неясно, что пока и 1 ТВС весом 5 кг своевременно не можете переработать? Зачем заведомо увеличивать риски и убытки, если не смогли (даже несвоевременно) переработать мизерную зону БОР-60/12? Кому нужны переработки ОЯТ БН через десятилетия, в котором активность америция стала выше активности плутония?

Одна характерная для советского и российского ЗЯТЦ БН деталь – построенные мощности РТ для БР списывают, не переработав ни одного килограмма ОЯТ. Для реактора БОР-60/12 было построено 6 линий по демонстрационной переработке ОЯТ, размещенных в 3-х зданиях, но ни одна из них так и не заработала. Сейчас строится еще одно здание на этой же площадке.

У всех этих проектов есть одна общая черта – научный руководитель проекта признает неосуществимость его реализации незадолго до сдачи, или в момент сдачи законченного строительством объекта. Разрешительные органы запрещают проводить работы по радиохимии ОЯТ. Получается следующая картина – как только десяток миллионов (сотня миллионов, сотня миллиардов) потрачены, объект становится морально устаревшим, и инициируется новая кампания по выделению очередных средств из бюджета России.

Сегодня, в связи с длительной разрешительной бюрократией Росатома, новые объекты для ЗЯТЦ морально устаревают еще на стадии проекта. С одной стороны, это хорошо – можно своевременно отказаться от бессмысленных трат, но на самом деле, никто не в силах остановить уже начавшийся денежный поток. Деньги списаны в момент выделения, и дальнейшая их судьба, после попадания в черную дыру Росатома, никому не известна.

«А деньги где?!  – Так вот они – красавец театр железнодорожников был в руках у Кисы. Его можно было потрогать. Но это были не те деньги покойной тещи, которые он хотел держать в руках….  Над ранним утренним туманом города пронесся дикий вой раненной волчицы…»

Некому сегодня плакать над потерянными деньгами, потраченными на ЗЯТЦ БН в СССР. Время неумолимо к людям. И к тем, кто собирал по копеечке на мирный атом, и к тем, кто ходил в кожаном плаще в сопровождении духового оркестра среди пальм.

Помнят ли об этих объектах сотрудники Росатома, потрошащие ныне казну бюджета РФ в седьмой раз на одну и ту же работу? – Помнят и смакуют старые времена, рассказывая чудные истории. Атомные санатории СССР – это не только Южное Взморье и Крым Горный. Это все атомные НИИ, где по чистым тротуарам расхаживают люди в галстуках и дамы с ароматом Шанель. Это сладкое воплощение наяву коммунистической мечты – каждому по потребности.

Помнят ли об этом Россияне? – Никогда не знали и по югам не ездили. За колючку не заглядывали.

–  Дементий, иди затопи баню и брось пялиться в компьютер. И принеси воды. Не забудь захватить спички на тумбочке в коридоре, в предбаннике отсыревают. – Простите, отвлекают.

Для того, чтобы воочию представить себе масштабы реактора и радиохимического монстра, сравните парадное крыльцо купеческого дома и сам дом. Примерно вот такое отличие. Добавьте к этому, что крыльцо одно, а домов шесть, и вы получите представление об объемах проблемы ЗЯТЦ БН. Добавьте к этому, что реактор реально работал, а РТ – это просто железобетонные конструкции, нержавейка, специализированное оборудование, которые, вроде бы есть, но которые ничего не производят и ничего не могут переработать. Опять нужно строить новые, но еще больших размеров. И лишь тогда, после того, когда построят работоспособную версию оборудования, через 5-10 лет обязательно замкнут ЗЯТЦ.

Выдернули чеку из гранаты – бросайте, а не ждите, когда пальцы сами разожмутся. (Даже если вас в это время тюкнут по башке, в несанкционированном использовании оружия будете виноваты только вы.) А если передумали бросать – зашплинтуйте. 

P.S. Судя по материалу статьи Николаева, он писал от души и специально не редактировал текст для придания ему большей художественности. Я также решил не редактировать, и просто записал свои комментарии по мере прочтения статьи. Не добавляю на сей раз свою традиционную фразу про то, что Атомная энергетика должна быть планомерно свернута до нуля, вместо нее вставлена фраза про гранату.