Поколение 4

Поколение 4

Министерство энергетики США объявило об учреждении Международного форума по реакторам четвертого поколения. В настоящее время членами форума являются Аргентина, Бразилия, Канада, Франция, Япония, Южная Корея, Южная Африка, Швейцария, Великобритания, США, а также ЕВРОАТОМ. Целью данного форума является разработка инновационных ядерных систем (реакторов и топливных циклов), которые предположительно к 2030 году должны достигнуть технической зрелости, хотя многие предполагают, что данный прогноз является слишком оптимистическим. Реакторам четвертого поколения предсказывают высокую экономичность вкупе с повышенной безопасностью, наработкой минимального количества отходов и большей защищенностью с точки зрения распространения. Задачи, поставленные перед реакторами поколения 4, сосредоточены в четырех областях:

– долгий срок службы,

– экономичность,

– надежность и безопасность,

– нераспространение и физическая защита.

Для рассмотрения и оценки опытных моделей и для ведения научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ были созданы несколько групп международных экспертов. Были рассмотрены и оценены около 100 реакторов различных типов. Данные проекты относились к числу как реально существующих реакторов поколения з+, так и к нескольким радикально отличающимся от всех остальных. По завершению исследовательских работ было предложено шесть типов реакторов для дальнейшей разработки.

Для дальнейшей поддержки и развития научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ для реакторов четвертого поколения 28 февраля 2005 года США, Канада, Франция, Япония и Великобритания подписали в Вашингтоне Базовое соглашение в рамках Международного форума (GIF). Особое внимание уделялось разработке систем выработки водорода, а также электричества[54].

Оценка реакторов поколения 4

После того как выяснилось, что атомные реакторы ненадежны, на них могут произойти крупные аварии, стоимость выработанной энергии высока, проблему радиоактивных отходов неизвестно как решать, а общественное мнение относится к атомной энергетике настороженно, произошел упадок атомной промышленности. В этой ситуации с подачи Министерства энергетики США было решено начать разработку реакторов четвертого поколения. Как пишет Froggatt, «само название (4-е поколение) было введено для того, чтобы продать иллюзию безопасности обществу. Якобы появилось совершенно новое поколение реакторов, в которых все проблемы решены».

Благодаря разработке четвертого поколения были привлечены новые средства для ядерных исследований, что было одной из подлинных задач, стоящих за идеей с развитием реакторов нового поколения. Половина бюджета ($87,6 млрд), выделенного в сферу энергетики двадцатью шестью странами – членами ОЭСР в период с 1991 по 2001 год, была потрачена на исследования в области ядерной энергетики; лишь 8 % – на развитие возобновляемых источников энергии[55].

Однако в мире развивается тенденция отказа от атомной энергии. Разработка реакторов четвертого поколения направлена на изменение этой тенденции, а также преподносится как мера по снижению выбросов парниковых газов.

Подобная стратегия может помочь ядерной промышленности и научно-исследовательским институтам пережить сложившуюся неблагоприятную ситуацию и, возможно, приведет к появлению еще более несовершенных реакторов. Стоимость разработки шести реакторных дизайнов поколения 4 составляет около $6 млрд (от $60о млн до $1 млрд на один тип, плюс приблизительно $700 млн на связанные с этим исследования)[56]. Не исключено, что в случае с развитием четвертого поколения произойдет свойственный атомной промышленности перерасход средств и существенная задержка в сроках. В правительстве Франции считают, что поколение 4 «в лучшем случае будет готово к коммерческому развертыванию приблизительно к 2045 году», а не к 2030-му.

За последние полвека мощность строящихся реакторов возросла с 60 до 1600 МВт, что существенно отразилось на стоимости. Вместе с этим сейчас наметилось стремление в обратную сторону – к строительству менее мощных блоков, как в единственном числе, так и в составе более крупных комплексов. Причинами такого движения является уменьшение стоимости установки, а также стремление относительно небольших стран получить ядерную установку с небольшой мощностью[57]. Однако инспекторы МАГАТЭ считают, что эта перспектива сомнительна: развивающиеся страны не захотят покупать новые АЭС, не доказавшие свою безопасность. Условием для продажи новых типов реакторов является доказанный опыт безопасной эксплуатации[58]. Вместе с этим разработка блоков малой мощности не единственный путь к конкурентоспособности[59].

Еще один подход к улучшению конкурентоспособности – выработка водорода, для которой подходят некоторые реакторы четвертого поколения. «Водород представляет собой один из трех оплотов будущего, на которые ядерная энергетика возлагает свои надежды (двумя другими являются постепенное сокращение запасов ископаемого топлива, а также возрастающая потребность развивающихся стран в энергии)»[60].

Считается, что замкнутый топливный цикл является главным преимуществом реакторов четвертого поколения. При замкнутом топливном цикле происходит переработка отработанного ядерного топлива (ОЯТ) и получение из него плутония, который затем используется для производства нового топлива. Процесс переработки ОЯТ широко критикуется из-за отрицательного воздействия на окружающую среду, а также за экономическую неэффективность и проблемы в области безопасности. Для широкого внедрения технологии замкнутого топливного цикла необходим пересмотр существующей промышленной политики в большинстве ядерных держав. Разработка реакторов с замкнутым топливным циклом потребует крупномасштабных инвестиций на строительство перерабатывающих заводов. В итоге затраты на такие топливные концепции будут очень высоки. По данным исследования «Будущее ядерной энергетики», проведенного Массачусетским технологическим институтом (MIT 2003), нет однозначных аргументов в пользу того, что замкнутый топливный цикл упрощает проблему обращения с отходами, не говоря уже о новых затратах и рисках, в том числе и в сфере распространения.

Также исследование делает вывод, что стоимость замкнутого топливного цикла, включая хранение и захоронение радиоактивных отходов, будет в 4,5 раза больше стоимости открытого топливного цикла. Следовательно, вряд ли может появиться реактор, который решит сразу все проблемы – экономические, накопления отходов и ядерного нераспространения. В результате исследования был сделан следующий вывод: однократный топливный цикл лучше всего соответствует интересам экономичности и нераспространения[61].

Усовершенствование тепловых реакторов в основном достигается за счет повышения обогащения в топливе. Однако это не решает проблему загрязнения окружающей среды. Напротив, эксперты обращают внимание на то, что использование так называемых тепловыделяющих элементов глубокого выгорания приведет к дополнительным проблемам не только во время эксплуатации реактора, но также и во время промежуточного хранения и окончательного захоронения[62].

Как и ожидалось, краткосрочные усилия будут концентрироваться на тепловых реакторах. Как полагает Министерство энергетики США, в ближайшем будущем должны разрабатываться прежде всего тепловые реакторы четвертого поколения с топливом глубокого выгорания, а в долгосрочной перспективе усилия будут направлены на быстрые реакторы четвертого поколения[63].

В итоге оказывается, что реакторы поколения 4 далеки от успешного решения проблемы накопления и утилизации радиоактивных отходов.

Кроме того, что переработка ОЯТ не имеет экономического смысла, в результате этого процесса выделяется плутоний, количество которого быстро растет. Институт ядерного контроля предупредил о том, что переработка не обеспечивает гарантии нераспространения (ENS 2004). Более того, ни одна концепция реакторов четвертого поколения не включает в себя мер, связанных с безопасностью транспортировок ядерных материалов, а также с защитой от террористических атак.

Очевидно, что гражданская атомная индустрия не может обеспечить гарантий нераспространения. Нельзя этого ожидать и от реакторов четвертого поколения[64].

Американские ядерные инспекторы не в восторге от новых концепций реакторов. По словам главы Комиссии по ядерному регулированию, новые АЭС должны базироваться не на революционной, а на эволюционной технологии. Комиссия выступила против «чрезмерной инновационности», которая ведет к новым проблемам и призвала не делать обещаний, которые невозможно выполнить[65].

Даже представители ядерной индустрии очень скептически относятся к четвертому поколению. «Мы убеждены, что управляемые бумагой и охлаждаемые чернилами реакторы являются самым безопасным из всех существующих. Но после запуска в них могут возникнуть самые непредвиденные проблемы»[66]. Более близкое рассмотрение технических разработок четвертого поколения показывает, что многие проблемы безопасности так и остаются не решенными до конца. Улучшения безопасности в одном аспекте создают новые проблемы в другом. И даже сами стратеги четвертого поколения не ожидают значительных улучшений в области нераспространения от реализации своих моделей.

Даже реальные технические нововведения, которые в принципе возможно осуществить, будут воплощены лишь в том случае, если стоимость их окажется не слишком высока[67]. По мнению многих экспертов, существует колоссальное несоответствие между тем, как поколение 4 реакторов позиционируется для СМИ, политиков и общественности, и фактическим положением вещей. Оказывается, что огромные суммы денег инвестируются в программы, далекие от решения наиболее серьезных проблем. Этим деньгам можно найти лучшее применение.