На защите родины экономить нельзя

О радиофобии, пользе малых реакторов и перспективах развития жидкометаллических установок, о подводном флоте страны и его связи с академиком Александровым рассказывает академик РАН, доктор технических наук Ашот Саркисов.


Фото:
Атомный эксперт, ТАСС
Вы предложили мне высказаться по трем самостоятельным и разнородным темам. Попытаюсь кратко изложить свои соображения, акцентируя внимание на основных положениях.

Начну с феномена гипертрофированного восприятия общественным сознанием опасности, связанной с атомной энергетикой. Следует отметить, что отношение человека к окружающим его опасностям — практически неизученная область психологии. Приведу лишь один пример. Известно, что ежегодно от укусов малярийных комаров погибает более 800 тысяч человек, от укусов змей — около 100 тысяч, жертвами крокодилов становятся 2000, акул — менее 10 человек.

Несмотря на несопоставимость приведенных цифр, опасность акул в усредненном общественном сознании представляется значительно масштабнее, чем опасность малярийного комара; каждый случай нападения акулы на человека становится предметом широкого освещения и обсуждения в средствах массовой информации. Столь же неадекватна реакция человека на разного рода техногенные опасности, которые в категориях ущерба стали не только соизмеримыми с негативными природными воздействиями, но нередко и превосходящими их, о чем наглядно свидетельствуют события последних десятилетий (см. Справку).

Если говорить о ядерной энергетике, то в течение относительно короткой истории своего существования она подверглась трем экстремальным испытаниям: авария на втором энергоблоке АЭС «Три-Майл Айленд» (США, 1979 год), авария на четвертом энергоблоке Чернобыльской АЭС (СССР, 1986 год) и, наконец, авария на АЭС «Фукусима‑1» (Япония, 2011 год).

Чернобыльская авария была крупнейшей за всю историю ядерной энергетики. В СССР к началу 1990-х годов прямой ущерб, включая затраты на ликвидацию ее последствий, составил, по разным данным, от $10 млрд до $12,6 млрд. В последующие годы на программы преодоления последствий аварии была потрачена значительная часть национальных бюджетов, особенно в Республике Беларусь и в Украине. Из-за различия применяемых методик существует большой разброс в оценках косвенных потерь, связанных с сокращением производства электроэнергии, выводом из оборота сельскохозяйственных земель, свертыванием строительства новых АЭС и другими мероприятиями.

Если размеры прямых потерь от чернобыльской аварии в трех наиболее пострадавших государствах — Белоруссии, России и Украине — исчисляются десятками миллиардов долларов, то косвенные потери составляют на порядок больше. Такая оценка качественно совпадает с результатами исследования потерь от гипотетической аварии на современной французской АЭС с выбросом в окружающую среду около 1 % ядерного топлива. Полная сумма прямых и косвенных потерь от подобной аварии может составить до 400 млрд евро.

До освоения и широкого использования ядерной энергетики обеспечение безопасности объектов техносферы ограничивалось применением различных технических средств. Специфика атомной энергетики потребовала более широкого подхода, который получил название «культура безопасности». Это понятие появилось в процессе анализа причин чернобыльской аварии, а в научно-техническую терминологию оно вошло после публикации «Итогового доклада послеаварийной обзорной конференции по чернобыльскому реактору», подготовленного Международной консультационной группой по ядерной безопасности (INSAG).

Культура безопасности — новое для инженерной практики понятие, смысл которого заключается в отношении человека к проблемам безопасности при выполнении его служебных обязанностей. Согласно принятым INSAG определениям, это набор характеристик и особенностей деятельности организаций и отдельных лиц, в котором безопасность работы АЭС обладает высшим приоритетом. Эта непреложная истина должна быть принята как руководство к действию на всех без исключения иерархических уровнях управления в государстве.

Экспертами признано, что отсутствие культуры безопасности стало одной из причин чернобыльской аварии. Многолетний опыт эксплуатации атомных станций и других радиационно опасных объектов показывает, что возникновение большинства аварий и инцидентов так или иначе связано с поведением людей, их отношением к своим обязанностям и обеспечению безопасности.

На современном этапе развития цивилизации проблемы безопасности техносферы приобрели подлинно глобальный характер. Непрерывное увеличение энергопотребления и единичных мощностей энергогенерирующих объектов, повышение плотности и интенсивности использования транспортных коммуникаций, механизация всех сфер хозяйственной деятельности и быта человека — все это с неизбежностью приводит к росту энергонасыщенности техносферы.

Объективная потребность в более широком толковании безопасности привела к появлению, наряду с понятием технологической безопасности, таких новых понятий, как «энергетическая безопасность», «экологическая безопасность», «продовольственная безопасность», «информационная безопасность» и тому подобных.

В современных условиях подходы к обеспечению безопасности, определяемые концепцией ее культуры, утрачивают исчерпывающую роль и становятся недостаточными. Обеспечение безопасности техносферы требует еще более универсального и широкого подхода, который должен базироваться на положениях новой области знаний — философии безопасности.

Безопасность как ценностная категория в сознании человека приобретает все бóльшие значение и актуальность. Возникла насущная необходимость в глубоком и всестороннем осмыслении этой философской категории, что требует привлечения к анализу всего многообразия формирующих ее технологических, социальных, экономических, психологических, духовно-гуманитарных и других факторов.
Биография
Ашот Аракелович Саркисов родился 30 января 1924 года в Ташкенте. В 1950 году в звании капитан-лейтенанта с отличием окончил Высшее военно-морское инженерное училище им. Ф. Э. Дзержинского. Через год экстерном окончил механико-математический факультет Ленинградского государственного университета.

Разработал теорию динамических процессов в характерных для эксплуатации корабельных энергетических установок экстремальных ситуациях, в том числе при мощных внешних ударных воздействиях. Под его руководством и при его участии осуществлен ряд экспериментальных и теоретических исследований новой энергетической установки — ядерного реактора со встроенными в активную зону каскадными термоэлектрическими генераторами. Более 30 лет А. Саркисов возглавляет созданную им научную школу по динамике и безопасности судовых ядерных энергетических установок.

А. Саркисов — заместитель председателя Научного совета по атомной энергетике Отделения энергетики, машиностроения, механики и процессов управления РАН, член ряда научных советов РАН, научный руководитель Программы международного сотрудничества по радиационно-экологической реабилитации Арктики, председатель Международной научно-технической программы по радиоактивным отходам, сопредседатель совместного (Российская академия наук и Национальная академия наук США) Научного комитета по нераспространению ядерного оружия, член ряда других международных научных организаций.

С 2004 по 2007 год он руководил разработкой стратегического мастер-плана утилизации и экологической реабилитации выведенных из эксплуатации объектов атомного флота и обеспечивающей его инфраструктуры в Северо-Западном регионе Российской Федерации.

А. Саркисов — главный редактор созданного по его инициативе академического журнала «Арктика. Экономика и экология». Автор более 300 научных трудов, в том числе девяти монографий и 17 изобретений. Основные труды — о надежности и безопасности корабельной ядерной энергетики.

А. Саркисов — вице-адмирал, участник Великой Отечественной войны, награжден более чем 40 государственными наградами.

Награжден золотой медалью РАН им. академика А. П. Александрова в 2007 году за цикл работ в области атомной науки и техники, лауреат Премии Правительства РФ в 2014 году за разработку научно-технических основ информационно-аналитического обеспечения ликвидации ядерного наследия на Северо-Западе России, лауреат международной премии «Глобальная энергия» в 2014 году за выдающийся вклад в повышение безопасности атомной энергетики и вывод из эксплуатации ядерных объектов.


Начальным ориентиром в понимании ее содержания может служить перечень следующих актуальных направлений:

  • место безопасности на шкале человеческих ценностей и эволюция отношения человеческих сообществ к безопасности в историческом аспекте;
  • факторы, определяющие восприятие опасности техногенного, природного или социального характера, их относительная роль и взаимозависимость в процессе формирования стереотипов сознания и практического реагирования;
  • соотношение процессов и факторов индивидуального и коллективного восприятия внешних опасностей;
  • механизм и закономерности формирования в человеческом сознании представления о приемлемом уровне безопасности.

Не углубляясь далее в философскую тематику, кратко остановлюсь лишь на последнем из перечисленных направлений.

Приемлемым принято считать такой уровень безопасности объектов техносферы, при котором связанные с ними угрозы для жизни или здоровья людей, а также возможный вред для окружающей среды не вызывают массового отторжения или протеста населения против использования этих объектов. Понятие приемлемого уровня безопасности отражает консолидированное отношение человеческих сообществ (стран, регионов, определенных контингентов или групп населения) к повседневному использованию тех или иных технологий и объектов техносферы.

Изучение общественного мнения, а также реакция населения на аварии, катастрофы и стихийные бедствия убеждают в том, что приемлемый уровень безопасности — это скорее ощущение, формируемое на подсознательном уровне, чем осознанная рациональная категория. Приемлемый уровень безопасности объектов техносферы формируется в представлениях людей как продукт совокупного коллективного опыта человеческого сообщества, сложным образом трансформированного в подсознательное ощущение.

Например, несмотря на весьма неблагополучную статистику гибели и увечий людей в результате автомобильных и авиационных аварий, уровень безопасности, достигнутый в современных автомобиле- и авиастроении, в организации автомобильной и авиационной транспортных систем, признается обществом приемлемым. Об этом убедительно свидетельствуют постоянное увеличение числа продаж автомобилей и рост пассажиропотоков на воздушных линиях.

В то же время научно обоснованная разработчиками АЭС очень малая вероятность так называемых запроектных аварий реакторов с выбросом радионуклидов в окружающую среду практически не влияет на устойчивое негативное отношение к атомной энергетике значительной части жителей многих стран мира. Другими словами, приемлемость того или иного уровня безопасности в большей степени связана с коллективным восприятием, нежели с индивидуальным осознанием реальных значений техногенных рисков той или иной природы.

При этом уровень приемлемого риска формируется на основе компромисса между выгодой (экономия времени, средств, комфорт, получаемое удовольствие и так далее) и потенциальной опасностью. Чем непосредственнее ощущение получаемой пользы, тем выше порог приемлемого обществом риска. Именно этим можно объяснить отсутствие массовых выступлений против использования автомобильного транспорта или авиации.

Для выстраивания эффективной стратегии обеспечения безопасности техносферы принципиальное значение имеет ранжирование различных рисков по степени связанного с ними интегрального ущерба. Однако решение этой задачи затрудняется тем, что в отношении безопасности в общественном сознании часто наблюдаются труднообъяснимые аномалии и перекосы, а порою и удивительные парадоксы. Один из широко известных парадоксов такого рода — гипертрофированное восприятие опасности, связанной с атомной энергетикой, в частности, с последствиями аварий на АЭС.

Особенно наглядно этот феномен проявился во время аварии на АЭС «Фукусима‑1», произошедшей в результате катастрофического землетрясения и вызванного им цунами. Магнитуда землетрясения составляла девять баллов — это максимум для Японии за весь период наблюдений. Высота волны цунами также была беспрецедентной — около 15 м. В результате исключительных по масштабу стихийных бедствий погибло или пропало без вести более 27 тыс. человек. Восстановление районов, разрушенных землетрясением и цунами, по оценке министра экономики Японии, обойдется в $184 млрд.

Сравним эти цифры с количеством человеческих жертв и экономическим ущербом от аварии на АЭС «Фукусима‑1». В результате водородного взрыва на станции погибло два человека и 11 получили ранения. Случаев опасного радиационного поражения людей в дни аварии зафиксировано не было. Затраты компании TEPCO, которой принадлежит эта АЭС, на компенсацию убытков пострадавшим в результате аварии людям и местному бизнесу могут составить $23,6 млрд. Еще около $10 млрд компания потратит на запуск и эксплуатацию замещающих энергоагрегатов, работающих на органическом топливе. Таким образом, затраты, связанные с аварией на АЭС «Фукусима‑1», примерно на порядок меньше тех, которые необходимы для компенсации ущерба от землетрясения и цунами.

Несмотря на несопоставимость человеческих потерь и материального ущерба от землетрясения и цунами, с одной стороны, и от аварии на АЭС — с другой, внимание всех средств массовой информации было полностью приковано к событиям, которые разворачивались на аварийной станции. В резонансе со средствами массовой информации формировались реакция населения и общественное мнение. Такое гипертрофированное отношение общества к опасности, исходящей от объектов атомной энергетики, не стало неожиданным, оно наблюдается на протяжении всей истории развития этой отрасли. Факты, связанные с землетрясением в Японии и последовавшими за ним событиями на АЭС «Фукусима‑1», позволили еще раз с предельной убедительностью продемонстрировать эту закономерность на поставленном природой масштабном эксперименте.
Крупнейшие «неатомные» аварии за последние 40 лет
1975 год — прорыв плотины водохранилища Банкяо (Китай);
последствия: затопление территорий, гибель более 170 тыс. человек.

1984 год — авария на химкомбинате в Бхопале (Индия);
последствия: 18 тыс. человек погибли, около 200 тыс. получили несмертельные отравления.

1989 год — взрыв углеводородов под Уфой (Россия);
последствия: погибли 645 человек, ранено более 600.

2009 год — катастрофа на Саяно-Шушенской ГЭС (Россия);
последствия: погибли 75 человек, нанесен ущерб оборудованию и помещениям станции.

2010 год — взрыв платформы «Дипуотер Хорайзон» в Мексиканском заливе (США);
последствия: утечка 700 тыс. тонн нефти в открытый океан, экосистема региона пострадала на десятилетия.

Ежегодно — автомобильные аварии;
последствия: гибель более 1,2 млн человек, 50 млн получают травмы (данные ВОЗ).

О том, как преодолеть радиофобию
Мой многолетний опыт взаимодействия с общественностью по поводу сопоставления рисков атомной энергетики с рисками от других источников энергии показывает, что преодолеть этот перекос в массовом сознании традиционными методами (эпизодической разъяснительной работой, использованием телевидения, радио, печатных изданий и так далее) невозможно.

Стало очевидно, что без выявления причин такой реакции общества на аварии, связанные с ядерными объектами, нельзя обосновать и предложить эффективные методы и инструменты для коррекции этой аномалии, укоренившейся в массовом сознании. Замечу, что это формируемое на бессознательном уровне ощущение возникает в конкретной материальной среде и опосредованно опирается на вполне реальные факторы. Так, страх перед атомной энергетикой многократно усилился после аварии на Чернобыльской АЭС, а после аварии на «Фукусиме‑1» еще больше завладел умами людей во многих странах мира.

Корни этого феномена связаны с рядом как субъективных, так и объективных факторов. К числу первых следует отнести несколько укоренившихся в массовом сознании стереотипов.

Многие считают, что риски для населения от близости атомных электростанций намного больше, чем от тепловых, что атомная станция даже в штатном режиме эксплуатации наносит вред окружающей среде, в то время как это один из наиболее чистых источников энергии.

Другой устоявшийся стереотип состоит в том, что радиоактивность имеет техногенную природу. В действительности же это естественное свойство элементов. Даже в самых экологически чистых местах земного шара есть радиационный фон, нередко существенно превышающий уровни, характерные для территорий технических радиационно опасных объектов.

В сознании людей атомная энергетика прочно ассоциируется с атомным оружием. Все хорошо помнят, что АЭС возникли как побочный продукт атомного оружейного комплекса. В отличие от многих других видов техногенной опасности, воздействие радиационных факторов (во всяком случае, на начальной стадии) незаметно, что формирует у людей представление об этой опасности как о чем-то таинственном и зловещем.

Если проанализировать хотя бы только перечисленные выше стереотипы, становится ясно, что в основе аномального восприятия радиационной опасности лежит недостаточная техническая осведомленность населения о безопасности атомной энергетики, и в частности слабая информированность о средствах ее обеспечения на современных АЭС. Истоки этого — в системе школьного образования. Уровень знаний выпускников школ в области физики, в частности атомной, химии, математики и других точных наук часто бывает весьма низким. Не вселяют оптимизма и планируемые новшества, в частности внедрение нового Федерального государственного образовательного стандарта, в котором такие базовые для подготовки специалистов атомной отрасли дисциплины, как физика, химия, информатика, алгебра и геометрия, вынесены в блок необязательных предметов.

Кроме всего прочего, неудовлетворительная подготовка выпускников школ по атомной физике, радиационной безопасности, радиоэкологии и общей энергетике в значительной степени объясняется низким качеством учебной литературы. Ни в одном из многих просмотренных мною школьных учебников я не обнаружил хотя бы очень краткого, но внятного изложения вопросов, касающихся безопасности техносферы, и в частности такой остро воспринимаемой обществом проблемы, как проблема безопасности атомной энергетики.

В этих учебниках также ничего не говорится о природе различных техногенных рисков и их ранжировании по степени опасности для человека и окружающей среды. Более того, некоторые авторы весьма тенденциозно, а порой недостаточно грамотно излагают вопросы, связанные с радиационной опасностью.

Не последнюю роль в формировании гипертрофированной реакции населения на атомную энергетику играют средства массовой информации и современные информационные технологии. Этот фактор особенно наглядно проявился после аварий на Чернобыльской АЭС и на «Фукусиме‑1». То же самое следует сказать о некоторых произведениях литературы и искусства, к которым читатели относятся с бóльшим доверием, чем к газетам, журналам, Интернету, радио и телевидению. Это объясняется тем, что описание фактов, облеченное в художественную форму, убедительнее; оно глубже отражается в сознании и запоминается лучше, чем те же сведения, представленные средствами массовой информации.

Поэтому ответственность деятелей искусства, обращающихся к такой деликатной проблеме, как безопасность атомной энергетики, должна быть особенно высокой.

Еще одна причина негативного восприятия частью населения атомной энергетики — такая особенность психологии массового сознания, как недоверие к власти, настороженное (заведомо критическое) отношение к ученым-атомщикам и вообще к работникам атомной отрасли. Бóльшая часть населения воспринимает то, что говорят эти люди, с позиции презумпции их виновности. Значительно охотнее обыватели прислушиваются к их оппонентам — противникам атомной энергетики, в том числе к тем, кто сознательно вводит в заблуждение население по разным конъюнктурным соображениям, а также к далеким от этой области знаний добросовестно заблуждающимся дилетантам.

Одно из важнейших направлений в коррекции неадекватного восприятия опасности, связанной с техногенной сферой, — последовательная учебно-просветительская работа. В отношении к проблеме техногенной опасности, и особенно к такой ее составляющей, как атомная энергетика, одинаково вредны обе крайности — недооценка и преувеличение риска. Уже на стадии школьного обучения должны закладываться основы грамотного и осознанного отношения к восприятию опасностей, исходящих от окружающей нас техносферы.

После школы обучение нужно продолжать в вузе и на производстве. Просвещение должно охватывать все слои населения, в том числе и неработающих людей. Развитие атомной энергетики — один из стратегических приоритетов государства, поэтому организацию образовательной и просветительской работы в этой области также следует считать задачей государственной важности.

Для устранения неадекватного восприятия общественным сознанием разнородных техногенных опасностей, и в частности для преодоления господствующей среди большей части населении радиофобии, необходима работа по двум основным направлениям. Первое из них, повторюсь, — это ликвидация технической безграмотности населения, которая, к сожалению, не стала предметом системной работы государственного масштаба для тех специалистов, которые борются за формирование общественного мнения.

Пример хорошо налаженной образовательной системы такого рода — Франция, где очень правильно поставлена работа начиная со школьной скамьи. Детям рассказывают, и они понимают, что атомная энергетика потенциально опасна, но все технические средства, которые используются, гарантируют ее абсолютно безопасное применение и особенно высокую экологичность, что в наше время чрезвычайно важно. Эта задача достаточно ясная, и для ее решения требуются надлежащее внимание, а также организационные меры на государственном уровне. Но только этим способом проблему радиофобии полностью решить невозможно.

Необходимо углубленное изучение психологических особенностей восприятия опасности отдельным человеком и коллективом. Философия безопасности — это совершенно новая научная область, которая требует изучения, развития и практического внедрения в целях формирования более адекватного восприятия опасности, связанной с атомной энергетикой. Так что работа должна осуществляться одновременно по двум вышеназванным генеральным направлениям.

Нужно отметить, что имеются и объективные причины негативного отношения общества к атомной энергетике, которые связаны с особенностями, присущими работе только ядерных реакторов.

О том, как обезопасить реактор
В ядерном топливе беспрецедентно высока концентрация энергии. При одном акте деления ядра урана выделяется в среднем 200 млн эВ энергии.

Если принять загрузку активной зоны реактора с водой под давлением в составе энергетического блока электрической мощностью 1 ГВт равной 70 т урана с обогащением 4 %, то легко подсчитать, что полная потенциальная энергия деления всех ядер 235U составит гигантскую величину — 5,2 · 1013 ккал. Конечно, даже при самой тяжелой аварии до разрушения активной зоны в результате теплового взрыва успеет разделиться лишь малая часть топлива. Если предположить, что к моменту разрушения зоны разделится только одна тысячная часть первоначальной загрузки (2,8 кг урана), то и в этом случае высвобожденная в ходе неуправляемого цепного процесса энергия будет очень большой — 5,2 · 1010 ккал.

Такое опасное для целостности реакторной установки энерговыделение предотвращается системой управления и защиты реактора, а также оптимизацией физических свойств активной зоны, совокупность которых должна обеспечивать так называемую отрицательную обратную связь. При этом, чем быстрее растет мощность реактора, тем интенсивнее за счет изменения температур и плотностей компонентов активной зоны «гасится» цепная реакция.

При нестационарных режимах работы ядерного реактора существует некоторое предельное состояние, за которым цепная реакция становится неуправляемой. В теории реакторов оно называется состоянием мгновенной критичности и может возникнуть за счет резкого извлечения стержней — поглотителей нейтронов или других действий, в результате которых реактивность (величина, характеризующая отклонение от состояния критичности) становится равной или превосходит суммарную долю всех запаздывающих нейтронов (0,0064 для 235U). В этом случае условия размножения нейтронов улучшаются настолько, что цепная реакция может идти на одних мгновенных (то есть рождающихся без задержки) нейтронах.

Крупнейшая за всю историю ядерной энергетики чернобыльская авария была следствием неуправляемой цепной реакции на мгновенных нейтронах, повлекшей разрушительный тепловой взрыв реактора. Это произошло из-за грубейших нарушений эксплуатационного регламента и ошибок проектирования — недостатков конструкции стержней системы управления и защиты в сочетании с неудовлетворительными физическими характеристиками реактора.

Одна из ключевых задач обеспечения ядерной безопасности в подобных ситуациях такова: ни при каких неисправностях и ошибках эксплуатирующего персонала условия размножения нейтронов не должны улучшаться настолько, чтобы обеспечить цепную реакцию на одних мгновенных нейтронах. Наиболее радикальная мера обеспечения ядерной безопасности — выполнение условия, при котором в течение всего периода эксплуатации реактора запас реактивности не превосходил бы величину 0,0064. Это условие может быть реализовано, в частности, в жидкосолевых реакторах, а также в некоторых инновационных конструкциях реакторов на быстрых нейтронах.

Специфическая особенность реакторов — невозможность мгновенного выключения. После полного выключения в течение длительного времени в ядерном реакторе продолжает генерироваться тепло за счет радиоактивного распада накопившихся за время работы продуктов деления. Уровень этого остаточного тепловыделения зависит от мощности, на которой работал реактор, и продолжительности его работы до выключения. Так, в реакторе АЭС электрической мощностью 1000 МВт, работавшем в течение 200 суток на номинальной мощности, через час после остановки остаточное тепловыделение составит 31,5 МВт, через сутки после остановки — 13,5 МВт, через 10 суток — около 6 МВт и через месяц — 3,5 МВт. Далее тепловыделение продолжает спадать очень медленно, и ничто не может повлиять на скорость данного процесса.

На АЭС должен быть обеспечен бесперебойный отвод тепла из активной зоны не только при работе, но и после остановки реактора. Иначе в случае прекращения теплоотвода, как это произошло на АЭС «Фукусима‑1» в результате землетрясения и последующего цунами, вероятно повреждение топливных сборок вплоть до их расплавления.

При работе ядерных реакторов образуются высокоактивные продукты деления урана, твердые и жидкие радиоактивные отходы. Многие образующиеся при работе реактора радионуклиды являются высокотоксичными и долгоживущими. Период полураспада некоторых из них превосходит сотни и тысячи лет. Поэтому выход радионуклидов в атмосферу, почву и водоемы за пределами АЭС в случае аварии осложняет ее последствия, требует специфических подходов к дезактивации оборудования и радиоэкологической реабилитации загрязненных территорий.

Аварии на АЭС даже при относительно небольших выбросах радиоактивных веществ в определенном смысле глобальны, так как попавшие в результате утечки в атмосферу или воду радионуклиды могут переноситься атмосферными и океаническими течениями на большие расстояния от места аварии. Как правило, из-за уменьшения концентрации радионуклидов по мере удаления от аварийной АЭС они представляют все меньшую опасность для населения и окружающей среды. Однако сам факт обнаружения радионуклидов на больших расстояниях от места аварии становится поводом для усиления информационного бума и неадекватной реакции населения.

Основной способ уменьшения подобных рисков — размещение оборудования реакторной установки в защитной оболочке, локализующей последствия аварий в случае их возникновения. Именно такая оболочка позволила минимизировать выход радиоактивных веществ во время аварии на АЭС «Три-Майл Айленд», сопровождавшейся расплавлением части активной зоны.

Севастополь. 29 июля 1973 года. Военно-морской парад
О том, что лучше для подлодки: ВВЭР или БН?
А теперь поговорим о подводных лодках, которым я посвятил практически всю жизнь. Так получилось, что у нас первая атомная электростанция была построена в 1954 году в Обнинске, но она была демонстрационного типа и не имела никакого промышленного значения.

По сути, первая АЭС должна была просто зафиксировать факт возможности получения электроэнергии в результате деления атомных ядер. А вот первая советская атомная подводная лодка была спущена на воду в 1957 году, и дальше началось массовое строительство атомных подводных лодок.

На наших атомных подводных лодках использовались водо-водяные реакторы, которые до этого как энергетические реакторы у нас в промышленности не применялись. Таким образом впервые для нужд обороны в СССР были разработаны и запущены энергетические реакторы с водой под давлением, которые стали сейчас основой атомной энергетики. Пришлось решить очень большой комплекс научных и технических проблем.

При внешней схожести традиционных паросиловых установок и корабельных атомных энергетических установок (в обоих случаях есть источник тепла, парогенератор, насосы, сепараторы, конденсаторы, паровая турбина и так далее) существует принципиальнейшее различие в природе самого источника тепла. Применение ядерного реактора в качестве источника тепловой энергии потребовало изучения новых закономерностей теплообмена и гидродинамики.

Несмотря на то что вода как теплоноситель давно использовалась в котельной технике, в атомной энергетике возникла необходимость обеспечить новые технологические требования и выявить для воды новые закономерности в условиях применения ее в полях мощных излучений, при новых, ранее не применявшихся материалах оболочек, для форсированных тепловых потоков и при новых формах проточного тракта.

Для решения проблемы теплопередачи от твэлов к теплоносителю потребовалось развить исследования по кризисам теплоотдачи в щелевых каналах сложной формы, по определению коэффициентов теплоотдачи для новых геометрий и совокупности параметров, по созданию и изучению различных интенсификаторов теплообмена.

В гидродинамике стали совершенно недостаточны одномерные и осредненные подходы, когда для теплообменного аппарата определялись только перепады статического давления на участках проточного тракта и средние в сечениях скорости, то есть расходы. Возникла необходимость разработки методов экспериментального исследования актуальных скоростей с выделением пульсационных составляющих; выявления источников и спектров пульсаций и вихревых структур; оптимизации моделирования пульсационных течений; разработки численных методов расчета трехмерных течений; решения уравнений Рейнольдса и Новье-Стокса. Актуальным стало формирование безвихревого проточного тракта с обязательным выравниванием поля давлений в напорных и выходных коллекторах.

Все эти сложные научные задачи были успешно решены в течение 10–12 лет творческими коллективами Физико-энергетического института, Центрального котло-турбинного института, Научно-исследовательского и конструкторского института энерготехники и других научных учреждений.

Те огромные научно-технические заделы, которые были достигнуты в процессе создания атомных подводных лодок, в значительной степени были экстраполированы на атомные электростанции, использующие реакторы с водой под давлением (ВВЭР). Сейчас атомные установки с этим типом реакторов стали основными не только у нас, но и во всем мире.
Aтомная подводная лодка проекта 705 «Лира» на стапелях
Я бы хотел отметить еще одно направление, которое возникло на атомных подводных лодках и сейчас может найти широкое применение в мирной атомной энергетике. Речь идет о реакторе совершенно нового типа — на промежуточных или быстрых нейтронах с жидкометаллическим (свинцово-висмутовым) теплоносителем.

Такой реактор был создан для атомных подводных лодок, и даже была построена целая серия атомных подводных лодок 705-го проекта с реакторами со свинцово-висмутовым теплоносителем, но, к сожалению, наша промышленность и инфраструктура флота не позволяли тогда иметь два типа реакторов, и это направление было понемножку свернуто. Однако тот научно-технический задел, который мы получили при разработке нового типа реакторов, сейчас оказался неожиданно востребован в мире при создании реакторов малой мощности.

Возникает новое направление в развитии атомной энергетики — атомная энергетика малых мощностей. Существует объективная потребность в атомных установках мощностью в несколько десятков киловатт для использования в автономных условиях. Возможные области применения таких установок и спектр их предназначения достаточно широки.

Атомные станции малой мощности, в частности, могут быть использованы как объекты локальной энергетики для энергоснабжения удаленных изолированных потребителей. Целевыми потребителями энергоресурсов в этом случае будут компактно расположенные группы населенных пунктов и промышленных предприятий.

Другая область возможного применения, на которую ориентированы некоторые зарубежные проекты, связана с созданием распределенных энергетических систем на основе атомных станций малой мощности. Актуальная область возможного применения АСММ — энергоснабжение единичных потребителей, таких как буровые платформы, горно-обогатительные комплексы, металлургические предприятия и другие энергоемкие производства.

Наряду с выработкой электроэнергии АСММ могут быть потенциально востребованы как источники теплоснабжения, для производства водорода и других вторичных энергоносителей, для опреснения воды в регионах с острым дефицитом водоснабжения.

Отдельная сфера, актуальная для стран с развитой атомной энергетикой, — производство АСММ с целью их экспорта в Юго-Восточную Азию, Африку и некоторые северные страны для использования в удаленных, слаборазвитых в социальном и экономическом планах регионах.

Сегодня в мире велика потребность в таких установках, во многих странах развертываются масштабные работы по созданию атомных станций малых мощностей. В русле этих исследований очень перспективны, в частности, реакторы с жидкометаллическим теплоносителем. К этой теме сейчас обратились некоторые японские и американские фирмы.

К сожалению, должен отметить, что очень многие научные и технологические достижения в этой области, которые были безусловно секретными в техническом отношении, в годы перестройки стали доступными для наших иностранных конкурентов. И несмотря на это, мы продолжаем пока оставаться лидерами в этой области. Мне бы очень хотелось, чтобы мы восстановили и поддерживали свои передовые позиции в области создания установок с жидкометаллическим теплоносителем. Теперь уже для мирных целей, для создания реакторных установок малых мощностей.

У жидкометаллических реакторов есть несколько безусловных преимуществ перед ВВЭР.

Первое из них — это более высокие параметры пара, что обеспечивает более высокий коэффициент полезного действия установки.

Второе преимущество таково: давление теплоносителя первого контура невысокое. Водо-водяной реактор представляет большую опасность еще и потому, что для исключения кипения приходится поддерживать давление воды в первом контуре на очень высоком уровне. Это высокое давление создает потенциальную угрозу разрыва трубопроводов с последующим распространением радионуклидов в окружающую среду. У жидкометаллических реакторов эта опасность отсутствует.

Еще одно преимущество: реакторы на быстрых нейтронах более органично вписываются в концепцию ядерной энергетики с замкнутым топливным циклом, переход к которому в перспективе неизбежен по ряду объективных причин. Одна из них связана с возможностью использования в качестве топлива не только 235U, как в водо-водяных реакторах, но и 238U, который cоставляет более 99 % в естественной смеси изотопов урана, содержащегося в земных недрах.

Конечно, нельзя не отметить и ряд проблем, связанных с созданием и практическим применением установок рассматриваемого типа.

Первая из них — это технология обращения с жидкометаллическим теплоносителем. Несмотря на опыт, накопленный в ходе эксплуатации АПЛ 705-го проекта, здесь еще остаются нерешенные проблемы.

Вторая проблема — это более высокая капиталоемкость таких установок, что ухудшает их конкурентные возможности по сравнению с ВВЭР. Однако следует учесть, что экономические оценки, приводимые в литературе, относятся к головным образцам. При переходе к серийному сооружению установок их капитальная стоимость будет неизбежно снижаться.

Об атомных энергоисточниках малых мощностей
Территория России крайне неравномерно населена; уровень экономического развития отдельных регионов также сильно различается. Достаточно сказать, что около 2/3 территории России находится вне зоны централизованного электроснабжения.

Это главным образом удаленные, малонаселенные районы, но именно они представляют особую стратегическую ценность вследствие большого содержания в недрах этих территорий полезных ископаемых. Энергообеспечение этих регионов осуществляется от автономных источников на органическом топливе, завоз которого связан с большими экономическими издержками, а эксплуатация наносит серьезный экологический урон окружающей среде.

Характерный пример — территория Сибири, которая составляет 57% от территории РФ. Здесь проживает всего 15% населения России, причем в основном вдоль Транссибирской железнодорожной магистрали, в то время как северная, наиболее холодная и редконаселенная часть Сибири таит в себе огромные природные ресурсы. Более 90% добываемого газа и 70% запасов российской нефти находится именно здесь; большие запасы цветных, редких металлов, химического сырья, половина запасов древесины — таковы богатства, которые сосредоточены в этом регионе.

Особое место занимает Арктика. Обнаруженные здесь гигантские запасы углеводородов и высокий транспортный потенциал, связанный с Северным морским путем, определяют приоритетное значение Арктического региона в стратегии экономического развития страны.

Эти перспективные территории РФ, как и развивающаяся экономика мира в целом, нуждаются, а вскоре еще более будут нуждаться в современных, автономных, надежных, экологически безопасных и экономически эффективных энергоисточниках. В качестве таких источников для целей электро- и теплоснабжения, а также для некоторых технологических нужд наряду с традиционными и возобновляемыми источниками энергии могли бы быть востребованы и атомные установки малой мощности (по классификации МАГАТЭ — 300 МВт и ниже).

Отношение к малой атомной энергетике стало радикально меняться в последние годы. В ряде стран с развитой атомной энергетикой разворачиваются масштабные работы по созданию реакторов малой мощности для применения в самых разных целях. В России интерес к малой энергетике стал возрастать прежде всего в связи с необходимостью освоения отдаленных регионов, в то время как в мире делается ставка на создание распределенных энергетических систем, основанных на энергоисточниках малой мощности, в том числе возобновляемых источниках энергии.

Помимо России и США, где ведутся разработки сразу нескольких проектов АСММ, а также прорабатываются меры государственной поддержки таких проектов, свои концепции реакторов малой мощности разрабатывают Япония, Китай, Южная Корея, Франция, Германия, Италия, Аргентина, Бразилия, Нидерланды, Индонезия и другие страны.

По данным МАГАТЭ, разработчиками атомных энергетических установок к настоящему времени заявлено более 50 проектов АЭУ малых (до 300 МВт эл.) и средних (до 700 МВт эл.) мощностей. Многие развивающиеся страны заявили о намерении использовать АЭ для своего промышленного и социального развития. Экономическое и географическое положение этих стран делает целесообразным для них строительство АЭС умеренных мощностей.

С учетом интереса, проявляемого в последние годы к ядерным энергоисточникам малой мощности, и масштабов ведущихся в мире работ по их созданию можно утверждать, что мы находимся на старте появления нового направления в развитии ядерной энергетики, а именно — широкого применения атомных станций малой мощности.

Перечислю основные преимущества применения малой атомной энергетики для освоения отдаленных, малоразвитых регионов.

Первое — это минимизация объемов и стоимости капитального строительства в районе размещения атомных станций. Все высокотехнологичные, дорогостоящие и трудоемкие операции переносятся в специализированные цеха заводов и выполняются квалифицированным персоналом.

Второе, очень важное преимущество — это перенесение наиболее ядерно и радиационно опасных операций, связанных с ремонтом, перегрузкой топлива, выводом из эксплуатации, с площадки размещения в специализированные заводские цеха, что обеспечивает высокий уровень безопасности и качества выполняемых процедур.

Важным преимуществом таких станций станет также минимизация экологических последствий для окружающей среды.

И еще одно, далеко не последнее преимущество: возможность обходиться минимальным количеством персонала, работающего по вахтенному методу.

В разработке атомных энергоисточников малой мощности наша страна имеет очевидный приоритет, связанный с опытом, который накоплен при создании ядерных энергетических установок боевых кораблей, атомных подводных лодок и ледоколов, а также при разработке совершенно новых, уникальных ядерных технологий, которые не разрабатывались в мире, в частности, технологии реакторов на промежуточных нейтронах со свинцово-висмутовым теплоносителем. В нашей стране строится первая в мире плавучая атомная теплоэлектростанция, сейчас она спущена на воду.

Несмотря на издержки, связанные с экономикой и другими проблемами, которые решались не лучшим образом, эта установка имеет хорошую перспективу. Что касается технологии ректоров на жидком металле, сейчас у нас разрабатывается установка СВБР‑100 мощностью 100 МВт модульного типа, на базе которой могут строиться установки большей кратной мощности. Эта установка базируется на опыте, который был приобретен при строительстве АПЛ 705-го проекта, использовавших реакторы на промежуточных нейтронах и свинцово-висмутовый теплоноситель. В различных организациях (НИКИЭТ, ОКБМ) прорабатываются и другие инновационные технологии.

И все же, несмотря на некоторые реальные достижения, очевидно, что это новое направление развития атомной энергетики находится пока лишь на стадии подготовки плацдарма для широкомасштабной экспансии.

Для успешной реализации этого направления необходимо разрешить целый ряд проблем, важнейшими из которых, на мой взгляд, являются следующие:

  • обеспечение повышенных стандартов ядерной и экологической безопасности разрабатываемых проектов атомных установок малой мощности;
  • достижение высокой экономической эффективности АСММ, которая обеспечивала бы высокий уровень их конкурентоспособности;
  • освоение технологий индустриального серийного производства АСММ;
  • разработка и реализация технологий централизованного (на заводе-изготовителе) обращения с ОЯТ и РАО;
  • правовое и институциональное обеспечение сектора атомной энергетики на основе АСММ.

Несмотря на огромный экономический потенциал и стратегическое значение Сибири, северных и восточных территорий для развития страны, в Российской Федерации до сих пор отсутствует единая программа энергоснабжения регионов, не обеспеченных электроэнергией централизованно. Разработка единой концепции и программы энергообеспечения этих регионов представляется одной из приоритетных задач современного этапа развития отечественной электроэнергетики.

Я обрисовал облик малой атомной энергетики и сформулировал ее техническую философию. Мне бы хотелось, чтобы Росатом и наша промышленность нашли принципиально новый подход к этому направлению развития энергетики. Для этого требуются большие вложения и прежде всего — внимание.

Нам удалось организовать две научные конференции, всероссийскую и международную. Это были первые в нашей стране мероприятия, посвященные малым атомным станциям. Интерес к ним был огромный. Было очень много докладов, Росатом принимал участие. Но когда перед тем же Росатомом ставится вопрос о практическом развертывании работ в этом направлении, то обычно мы слышим такой ответ: если промышленность будет просить у нас, если экономика от нас потребует, мы будем это разрабатывать.

Такой подход к последовательности решения проблем закрывает государству возможность занять передовые позиции. Лидерства можно достичь лишь в том случае, если государство идет на решение задачи, не считаясь на первых этапах с экономическими издержками, а ориентируясь на ожидаемую положительную перспективу.
О скромном обаянии Александрова
Теперь немного поговорим о великом ученом-атомщике Анатолии Петровиче Александрове, с которым я имел привилегию и удовольствие сотрудничать и общаться в течение почти 30 последних лет его жизни.

Так получилось, что первое знакомство с Анатолием Петровичем у меня произошло при очень любопытных обстоятельствах. Я тогда руководил Севастопольским высшим военно-морским инженерным училищем. Оно было расположено (как и сейчас) в северной стороне города, где отсутствует регулярная застройка и нет четких градостроительных линий. Улиц как таковых нет, но место, где находилось это училище, горсовет назвал улицей Курчатова.

Меня заинтересовало, почему улица носит это имя. Выяснилось, что в 1942 году здесь, на берегу бухты Голландия, была размещена станция размагничивания кораблей, на которой работали А. П. Александров, И. В. Курчатов, А. Р. Регель и их сотрудники. Позже на месте станции образовалось училище, которое готовило офицеров-инженеров для атомного подводного флота.

Тем, кто хорошо знает Анатолия Петровича, известно, что он больше всего гордился двумя своими достижениями. Первое — это размагничивание кораблей, которое позволило сохранить десятки судов и тысячи жизней наших моряков. Второе — создание атомного подводного флота. И так получилось, что на территории Севастопольского училища были сосредоточены свидетельства двух наиболее выдающихся достижений Александрова. И я решил на этом месте соорудить памятный знак, посвященный группе физиков, которые занимались размагничиванием кораблей отечественного флота. Такой знак был сооружен.

На открытие памятника я пригласил Анатолия Александрова, с которым до того не был знаком. Так что наше знакомство состоялось на открытии этого памятника. Памятник ему очень понравился: величественный, он оказался похожим на эмблему Курчатовского института. Море и корабль.

Позднее я имел возможность наблюдать его в самых разных обстоятельствах. Если говорить о вкладе различных наших ученых в создание отечественного атомного флота — военного и гражданского, — можно уверенно сказать, что научная и организационная роль Александрова несоизмерима с ролью всех остальных специалистов. Без всякого преувеличения его можно назвать отцом отечественной корабельной атомной энергетики.

Он был не только научным руководителем создания первой атомной подводной лодки, он продолжал курировать это направление до последних дней своей жизни, уделяя огромное внимание всем стадиям строительства атомных подводных лодок, всем сторонам научной и технической проблематики, которая возникала в процессе создания нашего атомного флота.

Огромное внимание Анатолий Александров уделял подготовке эксплуатационников. Он понимал, что даже самая хорошая техника в руках не очень подготовленных людей может давать сбои, а в худшем случае даже приводить к тяжелым катастрофам. Поэтому подготовку специалистов он считал одной из важнейших задач при создании атомного флота. И не случайно первые экипажи подводных лодок учились под непосредственным наблюдением Александрова.

Экзамены у всех первых управленцев атомных реакторов он принимал лично. Во всех испытаниях атомных лодок он также принимал непосредственное участие. Он не просто много вложил в создание атомного флота, он очень любил атомный флот, был настоящим патриотом и старался сделать все, чтобы обеспечить обороноспособность и безопасность России.

Конечно, атомный флот сыграл огромную роль в обеспечении безопасности нашего государства, паритета на переговорах с нашими потенциальными противниками; он обеспечил стабильность и мир, которые существуют до сегодняшнего дня.
Анатолий Петрович был обаятельным и простым человеком. Перед нашей первой встречей я очень волновался — трижды Герой Социалистического труда, академик, создатель нашего атомного флота и так далее. Но когда я встретился с ним, то увидел простого человека, умевшего сказать о сложных вещах простыми словами, очень внимательного, остроумного.

Эпизод, который мало кому известен. На испытаниях первой лодки присутствовало очень много представителей атомной промышленности, и они бегали на пульт, чтобы проконтролировать работу своей техники, что очень мешало операторам работать. Один из операторов — Юрий Корнилович Баленко — пожаловался Александрову, что невозможно работать спокойно, он боится за исправность установки. Анатолий Петрович говорит: «Хорошо, мы это дело исправим». Он сел у входа в реакторный отсек, вытянул свою больную ногу (у него когда-то, кажется во время гражданской войны, была прострелена нога) в виде шлагбаума — и никого не подпускал к пульту до тех пор, пока не завершились испытания.

Конечно, кто-то может подумать, что сейчас сложно найти фигуры, сопоставимые по масштабу и творческому потенциалу с великими отцами-основателями атомной отрасли. Но я считаю, что больших людей порождают и формируют большие задачи. В послевоенные годы страна была на очень крутом подъеме в образовании, промышленности, экономике. Надо помнить и о высоком уровне фундаментальных исследований в стране, в частности, международном авторитете советских физиков и математиков. На этом фоне страна могла ставить и ставила перед собой очень амбициозные задачи, решение которых требовало привлечения новейших научных достижений и передовой промышленности.

Достаточно назвать прорывные достижения в атомной энергетике и освоении космоса. Здесь уместно назвать еще одну актуальную область, в которой мы задали очень высокий старт и могли бы достигнуть больших результатов, — это область информационных технологий, вычислительная техника. На начальном этапе развития этой перспективной области мы занимали в мировой кооперации вполне достойное место.

Но позже, к сожалению, из-за недооценки стратегической роли этого направления, которой в немалой степени способствовали абсурдные идеологические установки, внимание к нему у нас резко упало. В результате мы значительно отстали, и исправление сложившейся ситуации потребует больших усилий, финансовых затрат и времени.

Создатель
Анатолий Петрович Александров был научным руководителем проекта первой советской атомной подводной лодки (АПЛ проекта 627). Свою работу он координировал с главным конструктором АПЛ Владимиром Николаевичем Перегудовым. В ходе проекта приходилось решать непростые задачи: вписать ядерную энергетическую установку в объем подводной лодки, обеспечить надежную защиту экипажа от радиации.

В результате анализа различных проектов реакторных установок для АПЛ А. П. Александров совместно с другими учеными-ядерщиками выбрал конструкцию легководного корпусного реактора с водой под давлением. По воспоминаниям участников проекта, он лично отбирал кадры для разработки морской ядерной энергетической установки.

А. П. Александров принял рад важных решений, которые позволили ускорить разработку реакторной установки, без получения экспериментальных подтверждений. Например, в ходе опыта по горячему пуску наземного прототипа реактора из-за слабого нагревателя не удавалось достичь номинальной средней температуры замедлителя (воды) в 265 °C. Максимальная достигнутая температура равнялась 220 °C.

В таких условиях коэффициент реактивности был положительным, что ставило под сомнение безопасность активной зоны. «Анатолий Петрович решил прекратить нагрев, уверенно заявив, что при средней температуре в 230 °C дифференциальный эффект реактивности станет отрицательным. Многие из нас сомневались в этом, но, как показал пуск в Обнинске, Александров предвидел чуть ли не до градуса», — вспоминает участник разработки реактора первой советской АПЛ Борис Буйницкий.

А. П. Александров также лично участвовал в разработке «Технологической инструкции по управлению ЯЭУ» — главного нормативного документа операторов реакторов АПЛ.

Атомщикам под управлением А. П. Александрова удалось отстоять свою позицию по парогенераторам. Они были спроектированы с перегревом, что, с одной стороны, давало больший, чем на атомных подлодках США, коэффициент полезного действия ядерной установки, с другой — резко уменьшало живучесть парогенераторов.

Военные требовали сделать все как у американцев, но команда Анатолия Александрова доработала парогенераторы, заменив в них металл. Ресурс этих агрегатов увеличился с 800 до десятков тысяч часов, что убедило заказчиков в правоте ученых.


ДРУГИЕ МАТЕРИАЛЫ НОМЕРА

Made on
Tilda