А.Ю. Гагаринский

Десять лет назад, в начале 2010 года, после отмены сооружения хранилища в Юкка-Маунтин «демократический» президент США Б. Обама в качестве некоторой «моральной компенсации» ядерному сообществу учредил специальную «комиссию голубой ленты». Так в англоговорящих странах обозначают её высокий уровень, по мотивам приза, вручавшегося пассажирским лайнерам – рекордсменам по скорости пересечения Атлантического океана.

Комиссии было поручено проведение полномасштабного изучения политики в области замыкающей части ядерного топливного цикла и выработка новой ядерно-энергетической стратегии. Комиссия из пятнадцати ведущих учёных и политиков проработала почти два года и в январе 2012 г. представила на рассмотрение администрации и Конгресса обширный доклад с претенциозным названием «О ядерном будущем Америки»[1]. Краткое резюме этого доклада было опубликовано в журнале «Атомная энергия»[2].

Уже открывающее доклад обращение комиссии к министру энергетики начинаетсяс нескрываемо амбициозного обозначения «положение Америки в мире» – «не только как источника ядерных технологий и экспертного политического опыта, но и как мирового лидера в области ядерной и физической безопасности и нераспространения». Обратим при этом внимание на одно из широковещательных заявлений авторов: «Мы обязаны перед будущими поколениями по возможности избегать решений о преждевременном свёртывании, чтобы оставить им возможность использовать в своих интересах ядерную энергию в качестве безуглеродногоэнергоисточника и ядерный топливный цикл, основанные на новейших технологиях и разработках».

Представляется, что способность «избегать решений» достаточно отчётливо проявилась в последующем десятилетнем пути использования в США атомной энергии. Оставим в стороне конкретные рекомендации комиссии «о потребности в создании геологического хранилища вне зависимости от необходимости замыкания ЯТЦ в США» с сохранением «программы строительства хранилища за счёт проведения исследований без привязки к конкретной площадке» и «доведения до стадии лицензированной демонстрации концепции захоронения отработавшего ядерного топлива в буровых скважинах». Совсем недавно уже «республиканский» президент Д.Трамп внезапно сообщил о решении отказаться от поддержки геологического хранилища в Юкка-Маунтиндля отработавшего ядерного топлива, которое продолжает, как и прежде, храниться на площадках АЭС, а его дальнейшая судьба остаётся неопределённой.

Более интересно для российских специалистов, особенно занимающихся стратегическими проблемами ядерно-энергетического развития, проследить трансформацию в представлениях о передовых технологиях реакторов и топливных циклов.В докладе «голубой ленты» приводится качественное сравнение следующих четырёх систем:

·         открытый ЯТЦ с легководной реакторной технологией –эта система выбрана в качестве базовой, «так как она на сегодня является доминирующим сочетанием ЯТЦ и технологии, используемым как в США, так и в большинстве ядерных стран мира»;

·         модифицированный открытый цикл с использованием смешанного топлива и легководной реакторной технологии – эта система признается «единственной альтернативной стратегией ЯТЦ, используемой в коммерческом масштабе»;

·         замкнутый ЯТЦ с быстрыми реакторами – эта система рассматривается «из-за имеющегося у неё теоретического потенциала к достижению максимальной эффективности использования ресурсов урана и тем самым устойчивости на протяжении столетий при одновременном сокращении объемов долгоживущих радионуклидов в окончательных топливных потоках». Такой ЯТЦ существенно снизит потребности в добыче урана и, «в конечном итоге, снимет необходимость в его обогащении»;

·         открытый ЯТЦ с высокотемпературными реакторами – определяющей характеристикой этой системы является наличие в ней высокотемпературного реактора, могущего достигать температур выше 600°С. Она была отобрана «из-за её потенциала к замещению ископаемого топлива во всех секторах энергетики, а не только в производстве электроэнергии».

Упоминаются другие варианты, находящиеся на разных этапах проработки, например, «ядерно-энергетические системы с быстрыми реакторами, способными достигать очень высокой температуры благодаря использованию жидкосолевого или газового теплоносителя, или системы с тепловыми высокотемпературными жидкосолевыми ториевыми реакторами. Такие системы потенциально могут обладать дополнительными преимуществами, однако они систематически не изучены, а технологии производства компонентов для них пока недостаточно разработаны. Другие концепции, например, термоядерный синтез, пока ещё дальше от успешной демонстрации». Доклад констатирует отсутствие явно выраженного победителя среди основных четырех альтернативных топливных циклов, а также других, рассмотренных комиссией, и предполагает, что «Соединенным Штатам следует проводить политику сохранения разнообразных вариантов».

Безусловно, интересно сравнить эти оценки с «новыми подходами», обозначенными в недавно опубликованном и принятом DOE докладе «рабочей группы по ядерному топливу» (далее – «доклад-2020»), хотя и не имеющем ярлыка «голубой ленты», но уже по названию претендующем на важную роль в определении ядерной политики: «Восстановление конкурентоспособной ядерной энергетики как преимущества Америки»[3].

Доклад сосредоточен на задачах укрепления урановой горнодобывающей промышленности, и основные его рекомендации связаны с оживлением сектора добычи урана и поддержкой начального этапа ядерного топливного цикла, с жёсткой констатацией «надвигающегося краха нашей отрасли по добыче, переработке и конверсии урана», когда около 90% уранового топлива, используемого сегодня в реакторах США, производится другими странами.

Вместе с тем, дана нелицеприятная оценка долговременного состояния отечественной ядерной энергетики: «Вот уже несколько лет как американский реакторный парк, так и конкурентные энергетические рынки испытывают фундаментальные проблемы, вызванные сочетанием субсидируемого государством отбора производителей электроэнергии, сланцевой революции, растущего использования возобновляемых энергоисточников и практического отсутствия роста потребления. С 2013 года восемь АЭС (девять энергоблоков) были досрочно выведены из эксплуатации, а ещё семь (10 энергоблоков) объявили о намерении закрыться к 2025 году. Самой недавней демонстрацией этой тенденции стало окончательное закрытие АЭС Тримайл-Айленд 20 сентября 2019 года. Более того, согласно многочисленным аналитическим исследованиям, преждевременное закрытие грозит предположительно ещё 25 энергоблокам как минимум. Соединённые Штаты полностью отсутствуют на мировом рынке строительства новых АЭС».

Здесь, справедливости ради, всё-таки уместно упомянуть пропущенные в докладе-2020 факты из ядерно-энергетической жизни США рассматриваемого периода: пуск одного ядерного энергоблока (WattsBar 2 в 2016 г.) и приближающийся ввод ещё двух (Vogtle 3 и 4). Главное же достижение – продление ресурса большинства действующих АЭС с 40 до 60 лет и новый рубеж, который, безусловно, инициирует «цепную реакцию» в мире, – старт кампании по последующему продлению лицензий на эксплуатацию атомных станций до 80 лет.

В такой же минорной тональности выдержана оценка состояния дел с новыми реакторными технологиями: «В демонстрации технологий следующего поколения мы на шаг отстаём от конкурентов. Например, Китай уже эксплуатирует малый быстрый реактор и сейчас приступает к строительству демонстрационного. В Китае также действует малый высокотемпературный газоохлаждаемый реактор. Между тем Россия имеет два коммерческих быстрых реактора в эксплуатации и новый опытный быстрый реактор на стадии строительства».

Теперь постараемся сравнить, что нового предлагает доклад-2020, чтобы вернуть США «место мирового лидера в сфере ядерных технологий».

Прежде всего следует подчеркнуть, что предложения доклада в сфере «ядерных технологий нового поколения» практически не выходят за пределы открытого цикла, что возвращает нас к ещё более старому «историческому» документу – докладу Массачусетского технологического института «Будущее ядерной энергетики»[4] 2003 года, в своё время сформировавшего позицию демократов по ядерно-энергетической стратегии США в достаточно жёстких категориях: «правительству ипромышленности в Соединённых Штатах и другихстранах следует отдать предпочтение развёртываниюАЭС с открытым топливным циклом, а не продвижению более дорогостоящих технологий, использующих замкнутые топливные циклы, включая переработку и новые, более современные тепловые реакторы или реакторы на быстрых нейтронах».

На первое место поставлены работы по толерантному топливу (ATF), что, по мнению авторов доклада, «поможет Соединённым Штатам вернуть себе позиции мирового лидера в сфере ядерных технологий и выведет их в авангард поставщиков топлива следующего поколения, причём способных снабжать парк как существующих, так и будущих реакторов». Здесь необходимо подчеркнуть, что к работам по толерантному топливу (термин, возникший после аварии на АЭС Фукусима), то есть усовершенствованию топлива для водоохлаждаемых реакторов с повышением стойкости к аварийным ситуациям, подключились практически все члены мирового реакторного сообщества, включая, конечно, и Россию. Помимо исследовательских организаций в этих работах участвуют крупные компании, осуществляется международное сотрудничество и даже координация в рамках Ядерно-энергетического агентства ОЭСР и МАГАТЭ. Учитывая многолетний мировой, в целом положительный, опыт работ по совершенствованию топлива водоохлаждаемых реакторов и, в частности, доказанный высокий уровень качества твэлов ВВЭР, вряд ли следует ожидать «быстрого отрыва» США в этом направлении, по крайней мере, в ближайшей перспективе.

Другое рекомендованное направление – «использование малых модульных и микрореакторов (недавно появившийся термин, обозначающий реакторы очень малой мощности – прим. автора) для энергоснабжения федеральных объектов». Хотя в весьма сжатом обосновании целей этого направления действий обозначаются «удалённые регионы» (что не вполне понятно применительно к территории США), совершенно очевидно и не скрывается, что главное – «ядерные реакторы следующего поколения, в частности благодаря своим размерам и свойствам безопасности, могут оказаться идеальными для стабильного и надёжного автономного энергоснабжения военных установок и других инфраструктурных объектов, обеспечивающих национальную безопасность», и «продемонстрировать потенциал малых реакторов по повышению гибкости энергоснабжения на военных базах». Это уже не более, чем возврат к «хорошо забытому старому» – развёрнутой в 60-е годы прошлого века широкой (от Аляски и Гренландии до Антарктиды) армейской программе создания малых АЭС для энергоснабжения удалённых баз. Кстати, первый «атомный грузовик» с достигнутой мощностью 140 кВт был запущен в США ещё в 1963 году. На «элемент новизны» здесь претендует только утверждение, что «с учётом роста электрификации вооружений в будущем, энергоснабжение будет играть всё более важную роль в успехе военных операций».

Пожалуй, наиболее последовательно тенденция именно к «восстановлению ядерно-энергетического лидерства Америки» прослеживается в недавнем (2019 г.) и поддерживаемом в докладе-2020 решении о строительстве в Айдахо Национального центра реакторных инноваций. Стоит только напомнить, что NationalReactorTestingStation (национальная станция реакторный испытаний) была создана в пустыне восточного Айдахо ещё в 1949 году и прославила США такими достижениями её учёных и инженеров, как быстрый реактор EBR-1 – первый производитель атомного электричества, первый легководный материаловедческий реактор MTR, наземный стенд-прототип реактора для подводной лодки, семейство кипящих реакторов BORAX и ещё несколькими десятками новых реакторных систем, сделавших, по утверждению американских источников, эту национальную лабораторию (с 1977 г. – INEL) местом наибольшей концентрации ядерных реакторов в мире.

Единственным шагом в рамках обсуждавшихся ещё десять лет назад возможностей выхода за пределы открытого топливного цикла можно, с некоторой натяжкой, считать не слишком активно продвигаемое (бюджет 2019 г. – 65 млн. долларов) решение о создании Универсального исследовательского реактора VTR – первого после закрытия в 1992 году установки FFTF (400 МВт(т)) проекта быстрого реактора в США. Создаётся впечатление, что «тень» от решения президента Картера о закрытии работ по замыканию ядерного топливного цикла всё ещё «покрывает» американскую ядерно-энергетическую программу.

«Проходное» упоминание в докладе-2020 об инновационных реакторах, которые «будут поставлять высокотемпературное технологическое тепло для неэлектрических применений, например, для опреснения воды», только подчёркивает отсутствие за десять лет какого-либо прогресса в этом направлении.

В целом, новый доклад DOE является скорее политическим, нежели техническим документом, демонстрирующим довольно умеренное продвижение к «ядерному будущему» за последнее десятилетие, но ставящим стратегическую задачу: «Ядерная энергетика получила широкую поддержку обеих партий и обеих палат Конгресса.В наших силах отвести ядерную промышленную базу США от грани коллапса и вернуть себе место мирового лидера в сфере ядерных технологий, что обеспечит нашу национальную безопасность и укрепит нашу экономическую мощь на многие поколения вперёд».

Безусловно, сохраняющиеся высокие компетенции в упоминаемых в докладе-2020 сферах ядерных вооружений и военно-морского флота, с соответствующим кадровым обеспечением «из высокопрофессиональных источников – американских университетов, национальных лабораторий или из ВМФ с его образовательными программами по судовым реакторам», создают объективную базу для развития направления усовершенствованных гражданских реакторов нового поколения. Однако, если судить по докладу, это стремление к «ядерному будущему Америки» пока находится в стадии перехода от воспоминаний о выдающихся прошлых достижениях к конкретной новой программе действий.