Комментариев: 229.04.2012

  В Москве уже несколько лет работает Институт динамического консерватизма – сообщество интеллектуалов, проводящих общественные экспертизы в сфере социального знания. По сути, это интеллектуальная площадка, на которой независимые эксперты обсуждают инновации, стремясь оказать поддержку тем из них, что направлены на развитие России. Недавно в институте прошёл семинар, который вёл бывший заместитель директора Всероссийского научно-исследовательского и проектно-конструкторского института атомного энергетического машиностроения, доктор технических наук Игорь Острецов. Тема обсуждения – перспективы атомной энергетики. Шла речь о том, что в преддверии возможного краха нынешней модели мировой экономики важно развивать принципиально новую атомную энергетику. Отчёт о семинаре подготовлен известным российским публицистом и писателем Максимом Калашниковым (публикуется с сокращением).

Пока что в нынешней ядерной энергетике мира используется уран, существующий в виде двух изотопов: уран-238 и уран-235. В уране-238 – на три нейтрона больше. Потому в природе (в силу особенностей генезиса нашей Вселенной) урана-238 намного больше, чем 235-го. Между тем для ядерной энергетики, чтобы шла цепная реакция, необходим именно уран-235. Именно на этом изотопе, выделяемом из массы природного урана, и поныне развивается ядерная энергетика. Но что дальше?

 Профессор Игорь Острецов уверен, что нынешняя модель рыночной экономики (условно назовём её «капитализм») подходит к своему концу. Она изжила себя. Её крах – это крах и США, сердцевины этой системы. За время, пока Советский Союз, став ядерной державой, мешал Америке установить гегемонию, развились страны так называемого третьего мира. Сегодня некоторые из них бросают вызов США.

  По мнению Игоря Острецова, появление в третьем мире термоядерного оружия (на литии-6) и угроза применить его против Америки – очень близкая реальность. Литий-6 можно использовать для создания термоядерного заряда любой мощности. – Он нейтронами любой энергии беспороговым образом делится на гелий-4 и на тритий. Если взять дейтерид лития-6, то дейтерий, содержащийся в соединении, взаимодействует с тритием – и идёт термоядерная реакция, – поясняет эксперт. По его утверждению, выделить литий-6 может кто угодно: это недорого. Это на два порядка легче, чем процесс разделения урана. В результате бомбу, основанную на описанной реакции, сегодня могут сделать примерно сорок стран. Это и есть самый страшный сценарий. Возможность создания термоядерной (водородной) бомбы мегатонного класса на этом принципе была блестяще доказана в начале 1950-х годов. Для неё нужно около 10 кг плутония (запальный заряд, триггер, – в виде обычной атомной бомбы) или 25 кило урана-325. Примерно три тонны природного урана из отвалов. И дейтерид лития. Соль – в особой колоколообразной конструкции заряда. Такая конструкция известна как схема Улама–Теллера, которые предложили её в Соединённых Штатах, а в СССР такое оружие создали независимо от них.

  Сегодня очень многие в мире могут делать заряды такого типа, причём мощностью в десятки и даже сотни мегатонн. Да, такие устройства громоздки – это вам не компактные боеголовки для баллистических ракет. Но зато их можно устанавливать в нужных местах на дне океана, а затем взрывать, вызывая цунами. Но это, так сказать, внешняя канва грядущих событий, по Игорю Острецову. К мировому экономическому краху России нужно готовиться уже сейчас.

* * *

  Сегодня, согласно официальным планам, развитие ядерной энергетики предполагается в трёх направлениях. Первое – строительство энергоблоков с ВВЭРами – водо-водяными энергетическими реакторами на уране-325. Но этого урана мало. Курчатовский институт сделал диаграмму, показывающую, сколько энергии заключено в имеющихся на планете известных запасах нефти, угля, природного газа, урана-235 и урана-238. На долю используемого в АЭС нынешнего типа урана-235 приходится всего лишь 0,4 процента энергетического запаса. 86,7 процента энергии заключено в уране-238, что идёт в отвалы. Нужно научиться извлекать энергию из него. Аналогичен по свойствам урану-238 ещё торий. Но если это сделать, то на долю природного урана-238 и тория-232 придутся все 95 процентов. Однако торий и 238-й уран не могут делиться в условиях цепной реакции самостоятельно – их нужно делить принудительным образом.

   Реализация большой программы строительства водо-водяных реакторов означает, что ставка делается на крайне малые запасы урана-235. На Западе прекрасно понимают проблему грядущего в самом скором времени дефицита урана-235 и потому не строят новых АЭС этого типа (в США их не сооружают уже с 1978 года). К тому же такие реакторы плохи с точки зрения экологии, ибо дают много отходов, но главная причина остановки их строительства на Западе, по мнению Игоря Острецова, именно в понимании острой нехватки урана-235.

  Есть и второе направление развития – использовать реакторы на быстрых нейтронах, которые могут переводить уран-238 в плутоний-239. В мире реакторы на быстрых нейтронах (бридеры) пытались развивать с 1950-х годов, однако затем разочаровались в них. Почему? Технология сложная. Охлаждать бридеры нужно натрием. А что творит натрий, попадая на открытый воздух и соединяясь с водой, все помнят из школьного курса химии (легко представить себе, какой эффект произведут тонны натрия, попав наружу после возможной аварии реактора на быстрых нейтронах). Погасить натрий водой невозможно – он только сильнее горит. А во-вторых, бридеры вырабатывают оружейный плутоний. То есть на экспорт такую АЭС не построишь. Тот же Иран с радостью заказал бы станцию с реакторами-бридерами и мог бы полностью отказаться от проекта по обогащению урана. Ведь такая станция вырабатывает плутоний из природного урана, причём для бомбы достаточно и десяти килограммов плутония. Наконец, у реакторов на быстрых нейтронах есть самый крупный недостаток – цикл наработки плутония из урана-238 слишком долог. То есть на бомбу-то он быстро плутоний наработает, а вот то количество плутония, что нужно для загрузки второго реактора, придётся вырабатывать 50 лет. Конечно, можно рассчитывать на советские запасы оружейного плутония, но на нём много реакторов не построишь. Третье направление – термоядерный синтез. Но эти работы, начатые со второй половины 1950-х, идут до сих пор. При этом, по словам Игоря Острецова, физика термоядерного реактора до сих пор неясна. Какая в нём должна идти реакция? Тритий (изотоп водорода) плюс водород должны дать гелий-4 плюс нейтрон. Но те, кто продвигает термояд, в опытах своих не делают тривиального химического анализа. Они не меряют количество получающегося гелия-4, замеряя только образовавшиеся нейтроны. Но рождаются ли они из термоядерной реакции или по каким-то иным причинам, непонятно. Ведь нейтроны могут появляться не только из-за термоядерного синтеза. Так что вполне возможно, считает эксперт, что это просто тупиковое направление, в которое уже вбухали громадные деньги и ещё хотят вбухать. Не исключено, что термояда мы не дождёмся и в этом веке. Получается, что все три направления деятельности – это тупики.

 – Но программа по бридерам же есть? – Эта программа существует много лет и тлеет еле-еле. Так нельзя строить. При этом вдруг объявляется, что мы построим 20 новых станций старого типа. Ребята, а где вы будете брать уран? У нас по установленной мощности АЭС имеют 14 процентов, а реально вырабатывают сегодня до 25 процентов энергии (в общем энергобалансе страны. – Ред.). Но если вы собираетесь удвоить мощность всех атомных станций, то быстро истощатся запасы урана. Австралия нам ничего не даст. У Казахстана запасы примерно сопоставимы с нашими. Это лишь оттянет конвульсию. – У нас ещё боеголовки имеются. – Есть, но только их разумно использовать в бридерах. Это решение совершенно очевидно.

  Уран в основном существует в виде двух изотопов. Уран-235 – 0,7 процента, уран-238 – 99,3 процента. Так вот, эти 99,3 процента идут в отвал сегодня. А используется только 0,7 процента из того, что добыли. А в бридерах можно использовать природный уран, который не обогащён, за счёт этого у нас доступного топлива получится в 150 раз больше. И это более безопасная энергетика. В этом направлении мы абсолютные лидеры в мире. Я не понимаю, почему этим не воспользоваться...

   Единственное перспективное направление, в котором можно развивать ядерную энергетику, – это принудительное деление урана-238 и тория-232. В нём нейтроны берутся не в результате цепной реакции, а со стороны. Из мощного и компактного ускорителя, пристроенного к реактору. Это так называемые ЯРЭС – ядерно-релятивистские энергостанции. Игорь Острецов и его команда – сторонники развития именно этого направления (применения природного урана-238 и тория), они считают его самым рентабельным и безопасным. Причём ЯРЭС могут быть массовым явлением. Это давняя идея – приспособить к ядерному реактору ускоритель элементарных частиц и получить совершенно безопасную энергетику. То есть получается взрывобезопасный реактор, где нет сверхкритической массы делящихся продуктов. Такой реактор может работать на уране из отвалов радиохимических предприятий, на природном уране и на тории. Потоки нуклонов из ускорителя играют роль активатора-запала. Такие подкритические реакторы никогда не взорвутся, они не нарабатывают оружейного плутония. Более того, в них можно «дожигать» радиоактивные отходы, облучённое ядерное топливо. Здесь можно полностью перерабатывать долгоживущие продукты-актиноиды тепловыделяющих элементов (ТВЭЛ) подлодок и старых АЭС в короткоживущие изотопы. То есть объём радиоактивных отходов падает в разы. По сути дела, можно создать безопасную атомную энергетику нового типа – релятивистскую. Заодно навсегда решить проблему нехватки урана для станций. Загвоздка была лишь в одном: ускорители слишком велики и энергопрожорливы. Они убивали всю «экономику».

  Но в СССР уже к 1986 году были разработаны так называемые линейные ускорители протонов на обратной волне, вполне компактные и эффективные. Работы по ним велись в Сибирском отделении АН СССР физтеховцем А.С. Богомоловым. Эти машины вполне помещались в грузовой отсек тяжёлого самолёта «Руслан». Ускорители на обратной волне Алексея Богомолова получили на Западе название BWLAP – Backward Wave Linear Accelerator for Protons. Американцы, в 1994 году изучая научно-техническое наследие побеждённого СССР и высматривая всё ценное для вывоза с его обломков, высоко оценили ускорители из Сибири.

    В сущности, наша страна могла бы уже в 1990-е годы развить ядерно-релятивистские технологии, получив сверхэффективную ядерную энергетику. В 1994 и 1996 годах двумя легендарными советскими академиками – Александром Савиным и Гурием Марчуком были направлены письма тогдашнему первому вице-премьеру Олегу Сосковцу. Александр Савин – участник ещё ядерного проекта СССР под руководством Лаврентия Берии и Игоря Курчатова, лауреат Сталинской премии и впоследствии – глава ЦНИИ «Комета». Гурий Марчук – крупнейший организатор работ в вычислительной технике, бывший глава Госкомитета по науке и технике (ГКНТ) Советского Союза. 27 апреля 1996 года Александр Иванович Савин пишет Сосковцу о том, что под руководством ЦНИИ «Комета» ведущие коллективы Академии наук СССР и оборонных министерств вели работы по созданию «опережающих технологий» и именно благодаря этому был создан BWLAP-ускоритель. Академик Савин обозначает области возможного применения этой технологии: не только строительство безопасных АЭС, но и создание высокочувствительных комплексов для обнаружения взрывчатки в багаже и контейнерах, средств переработки долгоживущих радиоактивных отходов (актиноидов) в короткоживущие изотопы, кардинальное улучшение методов лучевой терапии и диагностики раковых заболевании с помощью протонных пучков.

  А вот письмо Гурия Марчука тому же Сосковцу от 2 декабря 1994 года. Он говорит, что в Сибирском отделении Академии наук давно готовы к работам по созданию АЭС с подкритическими реакторами. Ещё в мае 1991 года академик Марчук как президент АН СССР обращался к Горбачёву с предложением о крупномасштабном развёртывании работ по линейным ускорителям – технологиям двойного назначения. В этом предложении концентрировались точки зрения генеральных конструкторов А.И. Савина и В.В. Глухих, а также вице-президентов Академии наук В.А. Коптюга и Р.В. Петрова, других научных авторитетов. Гурий Иванович доказывал Сосковцу: давайте развернём в нашей стране ускорителестроение, решим проблему радиоактивных отходов, используем площадку Минатома России в Сосновом Бору. Благо на это согласны и шеф Минатома В. Михайлов, и автор метода ускорения на обратной волне А. Богомолов. Ибо альтернатива такому проекту – только принятие американских предложений, «поступивших в Сибирское отделение РАН... по проведению работ на средства и под полным контролем США с переносом и выполнением их в национальных лабораториях их страны – в Лос-Аламосской, Аргоннской и Брукхейвенской. На это мы не можем согласиться...» Академик Марчук в конце 1994 года предложил задействовать в проекте и Сосновый Бор, и питерское НПО «Электрофизика», тем самым положив начало инновационной экономике: притоку «столь необходимых валютных средств зарубежных потребителей... за счёт нарабатывания продукции в высоконаучнонасыщенном секторе...» Но тогда советских «научных зубров» не услышали.

  Уже в 1996 году Савин сообщает Сосковцу: денег не дали, несмотря на ваш положительный отклик в 1994-м, несмотря на поддержку Госком- оборонпрома и Минатома России. Программа «Физтехмед» стоит. Дайте 30 миллионов долларов. Не дали... Сегодня если осуществлять программу с базовым ВНИИ атомного машиностроения, то программа создания АЭС нового поколения (ядерно-релятивистских станций) займёт максимум 12 лет. Рынок сбыта огромен. Одновременно должны быть созданы и сверхмощные, но безопасные ядерные силовые установки для кораблей, а в перспективе – и для космических кораблей. Нужно лишь возродить программу строительства ускорителей на обратной волне. Может быть, даже на условиях международной кооперации.

* * *

  По мнению Игоря Острецова, альтернативы релятивистскому направлению в ядерной энергетике просто нет. По крайней мере на полвека вперёд. Ядерно-релятивистские электростанции безопасны и чисты. Именно они могли бы стать экспортным товаром и средством быстро и дешёво обеспечить весь мир энергией. Никакие солнечные и ветряные станции здесь не конкуренты. Для достижения достойного уровня жизни на планете на каждого человека нужно по 2 киловатта мощности. То есть на всё население планеты (в перспективе – 7 млрд. душ) нужно иметь 14 тысяч ядерных энергоблоков по 1 млн. кВт. А их сейчас (старых типов) всего 4 тысячи, если считать каждый блок за миллионник. Не случайно МАГАТЭ в 1970-х годах говорило о необходимости построить 10 тысяч реакторов к 2000 году. Острецов уверен: это должны быть только ЯР-реакторы, работающие на природном уране и тории. Здесь не нужно накапливать топливо, а можно сразу же строить столько блоков, сколько нужно. При этом ЯР-станции не нарабатывают плутоний. Нет проблемы расползания ядерного оружия. Да и само топливо для ядерной энергетики падает в цене во много раз.

* * *

  Здесь уместно коротко сказать о самом Игоре Николаевиче Острецове. В советские годы он успешный исследователь и конструктор в области стратегических вооружений. Занимался, в частности, проблемами плазменной невидимости ракет. В 1980-м году он перешёл на работу в НИИ атомного машиностроения. Именно там учёный задумался над проблемой создания максимально чистой ядерной энергетики с минимумом отходов и не нарабатывающей делящихся материалов для ядерного оружия. Да ещё такой, которая не использовала бы редкий уран-235. Решение проблемы лежало в малоизученной плоскости: в воздействии высокоэнергетичных нейтронов на «неделящиеся» актиноиды – торий и уран-238. (Они делятся при энергии более 1 МэВ.) «В принципе нейтроны любых энергий можно получить при использовании ускорителей протонов. Однако ускорители имели до последнего времени крайне малые коэффициенты полезного действия. Только в конце ХХ века появились технологии, позволяющие создать ускорители протонов достаточно высокой эффективности...» – пишет сам исследователь. Благодаря завязанному на ликвидации чернобыльской аварии знакомству с академиком Валерием Субботиным Игорь Острецов смог провести в 1998 году эксперимент в Институте ядерной физики в Дубне. А именно – обработку свинцовой сборки с помощью большого ускорителя при энергии протонов в 5 гигаэлектронвольт. Свинец стал делиться! То есть принципиально была доказана возможность создания такой атомной энергетики (сочетания ускорителя и подкритического реактора), где не нужны были ни уран-235, ни плутоний-239. С великими трудностями удалось провести опыт 2002 года на ускорителе в Протвино. 12-часовая обработка свинцовой мишени на ускорителе в диапазоне энергий от 6 до 20 ГэВ привела к тому, что свинец... 10 дней фонил, как радиоактивный металл. К сожалению, Острецову не дали возможности провести подобные эксперименты с торием и ураном-238 (актиноидами). Началось странное противодействие. Но главное было доказано - ядерно-релятивистская энергетика на «грубых» видах топлива возможна. 

  Для реализации проекта не хватало одного – малого, но мощного ускорителя. И он нашёлся. Это богомоловский ускоритель на обратной волне. Как пишет И. Острецов, подкритические реакторы с ускорителями позволят достигать высочайшей концентрации делящихся ядер – почти ста процентов (при 2–5 процентах в нынешних реакторах и при 20 процентах в реакторах на быстрых нейтронах). Ядерно-релятивистские энергостанции сумеют использовать колоссальные запасы тория в России. Такая станция может работать десятки лет на одной загрузке реактора. При этом в отличие от реакторов на быстрых нейтронах они не нарабатывают «ядерной взрывчатки», а значит, могут смело поставляться на экспорт.

  Дело за малым: создать Государственный научный центр ядерно-релятивистской энергетики.