Безопасное будущее
Украинские атомщики непрерывно работают над вопросом повышения безопасности АЭС
Для того чтобы ядерная энергетика смогла избавиться от сформированного в общественном сознании негатива, следует сделать ядерную энергетику безопасной и вывести ее на принципиально новый уровень развития. В первую очередь следует решить проблему обращения с долгоживущими высокоактивными РАО (ДВАО), в т.ч. с отработанным ядерным топливом (ОЯТ).
Доктор технических наук, профессор кафедры АЭС Одесского национального политехнического университета, Почетный энергетик Украины, Заслуженный работник атомной энергетики Сергей БАРБАШЕВ
По оперативным данным Министерства энергетики и угольной промышленности Украины, объем производства электрической энергии электростанциями Украины, которые входят в Объединенную энергетическую систему (ОЭС) Украины, за январь-октябрь 2016 г. составил 124 909.0 млн кВтч. При этом атомными электростанциями выработано 65 093.6 млн кВтч, что составляет 52.2% от общего объема по ОЭС (рис. 1).
Рисунок 1. Структура и объемы производства электроэнергии по ОЭС Украины за 10 мес. 2016 г., млн кВтч
Из диаграммы видно, что АЭС в настоящее время являются в Украине основным источником электроэнергии.
Не вдаваясь в глубокие рассуждения и доказательства, которые уже многократно приводились в СМИ, можно констатировать, что ядерная энергетика в нашей стране является надежной базой национальной экономики и основой энергетической, а в целом и национальной, безопасности государства, оставаясь экологически чистым источником энергии.
Такому состоянию дел мы обязаны специалистам, которые работают на предприятиях отрасли, их профессионализму и беззаветной преданности делу. Их труд в решающей степени спасает Украину от катастрофического энергетического коллапса. Каждый из них помнит уроки Чернобыля и старается неукоснительно им следовать, поддерживая безопасность АЭС на высоком уровне.
Поздравляю всех атомщиков с профессиональным праздником - Днем энергетика. Желаю крепкого здоровья, благополучия и достижений на благо нашей страны.
Накануне этого праздника, который предшествуют еще одному нашему любимому празднику – Новому году – хочу поделиться некоторыми своими соображениями о настоящем и будущем ядерной энергетики, в т.ч. украинской. При этом, сознавая, что “нельзя объять необъятное”, остановлюсь лишь на некоторых моментах, характеризующих состояние АЭС и отрасли в целом. Для тех, кто захочет познакомиться со всеобъемлющим анализом ядерных технологий, рекомендую доклад Генерального директора МАГАТЭ Юкия Амано, сделанный им на 60-й сессии МАГАТЭ в 2016 г. (русский вариант доклада можно найти в Интернете).
Прошло пять лет после ядерной катастрофы в Японии на АЭС "Фукусима". Некоторые страны, в первую очередь Германия и Швейцария, начали сворачивать свою ядерную энергетику. Консервацию атомных мощностей проводит Япония. Бельгия и Франция намерены существенно сократить объемы производства электроэнергии на своих АЭС. Но есть страны, которые, несмотря на тяжелые аварии, удорожание АЭС, изменение оценок в запасах органического топлива, плывут против этого течения: Венгрия, Словакия, Чехия, Китай, Россия, Финляндия, Индия и др. и которые имеют большие ядерные планы. К ним относится и Украина. Из новых государств, активно стремящихся войти в клуб имеющих собственные АЭС, замечены только Беларусь и ОАЭ. В статусе желающих развивать ядерную энергетику пребывают Бангладеш, Египет, Иордания, Польша, Саудовская Аравия и Турция. Для этих стран разрабатываются, хотя и очень медленно, программы их ядерного развития в гражданской сфере.
В настоящее время в мире работает 450 реакторов, а в 15 странах строятся еще 60 энергоблоков. Тем не менее, доля ядерной энергии в мировом энергобалансе составляет менее шести процентов, и для ее превращения в крупномасштабную отрасль необходимо решить ряд проблем.
Среди проблем, которые сдерживают развитие ядерной энергетики: шесть тяжелых аварий на АЭС, произошедших за последние 60 лет, отчуждение значительных территорий в результате аварий на ЧАЭС и "Фукусиме", экономический ущерб, превысивший прибыль эксплуатирующих организаций, накопление ОЯТ, опасность неконтролируемого оборота ядерных материалов и, как результат — негативное восприятие общественностью ядерной энергетики, потеря ее конкурентоспособности.
Для того чтобы ядерная энергетика смогла избавиться от сформированного в общественном сознании негатива, следует сделать ядерную энергетику безопасной и вывести ее на принципиально новый уровень развития. В первую очередь следует решить проблему обращения с долгоживущими высокоактивными РАО (ДВАО), в т.ч. с отработанным ядерным топливом (ОЯТ).
В ближайшей перспективе единственным технологически достижимым методом, способным обеспечить достаточную степень защиты населения и биосферы от высокоактивных и долгоживущих отходов в течение нескольких сотен лет, является удаление отходов в глубокозалегающие подземные хранилища. Идеология обращения с долгоживущими и высокоактивными отходами в этом случае заключается в их остекловывании и длительном контролируемом хранении с последующем захоронением в глубокой геологической формации.
По мнению большинства международных специалистов, решение важнейшей проблемы ядерной энергетики ? обращение с ДВАО — принципиально возможно только в крупномасштабной многокомпонентной ядерной энергетике, основанной на использовании быстрых реакторов в замкнутом ядерном топливном цикле c глубокой переработкой облученного ядерного топлива, извлечением индивидуальных радионуклидов или их групп для возврата в цикл ценного энергетического сырья и полезного использования некоторых изотопов, трансмутацией отдельных актинидов и захоронением невостребованных радионуклидов без нарушения природного радиационного баланса.
Сохранение природного радиационного баланса подразумевает, что через определенный исторически не слишком большой период времени (около 300 лет) суммарная радиотоксичность произведенных в результате эксплуатации АЭС и/или переработки облученного топлива и направляемых на захоронение отходов не будет превышать суммарной радиотоксичности уранового сырья, извлеченного из земной коры для обеспечения АЭС топливом.
В 2011 г. в России стартовал проект "Прорыв", консолидирующий проекты по разработке реакторов большой мощности на быстрых нейтронах, технологий замкнутого ЯТЦ, а также новых видов топлива и материалов и ориентированный на достижение нового качества ядерной энергетики.
Цель проекта – создание ядерно-энергетического комплекса, включающего в себя АЭС с реакторами на быстрых нейтронах, производства по регенерации (переработке) и рефабрикации ядерного топлива, подготовке всех видов РАО к окончательному удалению из технологического цикла и отвечающего следующим требованиям: замыкание ЯТЦ для полного использования энергетического потенциала уранового сырья; последовательное приближение к радиационно-эквивалентному (по отношению к природному сырью) захоронению РАО.
В 2014 г. на площадке Сибирского химического комбината началось строительство опытно-демонстрационного энергокомплекса в составе реактора на быстрых нейтронах со свинцовым жидкометаллическим теплоносителем БРЕСТ-ОД-300 и пристанционным ядерным топливным циклом. В рамках энергокомплекса планируется отработать технологии замыкания ЯТЦ, необходимые для атомной энергетики будущего.
Украина планирует пойти по пути реализации так называемого "отложенного" решения по обращению с ОЯТ, которое предусматривает временное хранение ОЯТ. Для реализации такого подхода Украина приняла решение строить хранилище ОЯТ (ЦХОЯТ) по технологии Holteс. Здесь следует подчеркнуть важность соответствия технологий строительства национальным нормативам ядерной безопасности и международным конвенциям, к которым присоединилась Украина.
К сожалению, в Украине проблема захоронения радиоактивных отходов на должном уровне не решается. В концепции развития атомно-промышленного комплекса Украины прописано, что страна должна заявить стратегию обращения с радиоактивными отходами к 2017 г., 2017 г. не за горами, а где же стратегия?
По моему глубокому убеждению, решить проблему ДВАО в какой-либо одной стране нельзя. Она (проблема) требует огромных интеллектуальных и финансовых вложений, что под силу только международной кооперации нескольких стран.
На конференции Strategic Energy Technology Plan 2016 – Central European Energy Conference X, которая прошла недавно в Братиславе, была озвучена следующая информация: "Существующая структура мировой энергетики состоит из 67% ископаемого топлива, 22% возобновляемых ресурсов и 11% ядерной энергии. Прогнозируется, что в 2050 г. мировой энергетический баланс будет состоять из только 17% энергии, получаемой из ископаемого топлива, 67% составят возобновляемые источники и 16% — энергия получаемая из ядра". По расчетам Международного энергетического агентства атомная энергетика должна достичь мощности в 910 ГВт, но это требует увеличения инвестиций с $21 млрд в 2015 г. до $110 млрд ежегодно с 2016 г. по 2050 г. При этом следует обратить особое внимание на исследования в области ядерной безопасности, сосредоточившись на теплогидравлике, поведении топлива и авариях на АЭС, по которым имеется подробная база данных, радиологической защите населения в случае таких аварий.
В ходе семинара "Атомная энергетика: фактор безопасности", который прошел в начале декабря 2016 г. в Киеве, кроме всего прочего, обсуждались и эти вопросы. Приведу выводы, которые были сделаны специалистами, принимающими участие в работе семинара.
Было отмечено, что действующие в Украине АЭС опирались на единую систему научно–технического, топливного и ресурсного обеспечения бывшего СССР, большая часть которой оказалась за пределами Украины. В настоящее время украинских знаний и умения недостаточно для обеспечения всех этапов жизненного цикла АЭС и развития ядерной энергетики.
До сих пор мы не владеем достаточными знаниями, чтобы оценивать надежность и безопасность новых конструкций ядерного топлива. Нужны глубокие исследования, подтверждающие безопасность и надежность топлива альтернативных поставщиков. Эксперты неоднократно предупреждали о том, что решение использовать топливо Westinghouse может создавать угрозы безопасности для украинских АЭС. В качестве примера приводился инцидент в 2007 г. на чешской АЭС "Темелин", на которой в ходе эксплуатации топлива Westinghouse в реакторах российского дизайна произошла разгерметизация тепловыделяющих элементов.
Сегодня Украина стремится заказывать и переходить на новое топливо фирмы Westinghouse. С точки зрения диверсификации — это правильно. Однако предлагаемое американцами топливо еще не прошло полную процедуру апробации. Нельзя пытаться форсировать этот процесс только потому, что это выгодно бизнесу и политикам.
Наша страна не в состоянии полностью самостоятельно, без привлечения зарубежных экспертов, например, российских или чешских, оценить безопасность действующих реакторных установок, а этот вопрос актуален, так как многие АЭС Украины находятся на этапе продления сроков эксплуатации.
Во всем мире на АЭС постоянно проводится работа по повышению безопасности. Она включает выявление и учет уроков аварии на АЭС "Фукусима"; повышение эффективности глубокоэшелонированной защиты; укрепление потенциала аварийной готовности и реагирования; поддержание и активизацию работы по наращиванию потенциала; защиту населения и окружающей среды от ионизирующего излучения.
Можно утверждать, что уровень эксплуатационной безопасности АЭС в мире по-прежнему высок, о чем свидетельствуют показатели безопасности, информацию о которых собирают Агентство и Всемирная ассоциация организаций, эксплуатирующих атомные электростанции. На рисунке 2 показано количество внеплановых или аварийных остановов реакторов в автоматическом и ручном режимах на каждые 7000 часов (приблизительно один год) эксплуатации на каждую установку. Внеплановые остановы являются одним из показателей безопасности, и обычно этот показатель используется в качестве индикатора успеха в повышении уровня безопасности станции.
Рисунок 2. Среднее число аварийных остановов в автоматическом и ручном режиме на каждые 7000 часов работы каждой установки
Источник: Информационная система по энергетическим реакторам МАГАТЭ http://www.iaea.org/pris
Украина по количеству нарушений еще отстает от мирового уровня (рисунок 3), однако на протяжении последних пяти лет количество таких событий значительно уменьшилось, что говорит об увеличении уровня безопасности наших АЭС. Сегодняшний уровень безопасности АЭС позволяет надежно их эксплуатировать.
Рисунок 3. Количество нарушений в работе АЭС Украины на один блок за период 2005 г.- 10 мес. 2016 г.
Возможности для роста дает выполняемая в настоящее время Программа повышения безопасности действующих ядерных энергоблоков на АЭС Украины.
Однако принципы культуры безопасности требуют, чтобы работа по выявлению и немедленному устранению дефицитов безопасности не прекращалась ни на минуту. Особенно актуальным это становится в связи с результатами исследований, которые были выполнены специалистами из Швейцарской высшей технической школы Цюриха. В своем докладе "Переоценка безопасности ядерной энергетики" (опубликован в 2016 г.) они назвали Украину "горячей точкой". По мнению швейцарских ученых, "в ближайшие пять лет в Украине с вероятностью 80% произойдет атомная катастрофа". Этого допустить нельзя.
Нельзя также допустить, чтобы культура безопасности на украинских АЭС оставалась не на должном уровне. В этой связи настораживают результаты корпоративной партнерской проверки ГП НАЭК "Энергоатом" группой специалистов ВАО АЭС в 2015 г. В отчете о проверке сказано: "Некоторые действия "Энергоатома" не направлены на постоянное усиление основной идеи о том, что наивысшим приоритетом является ядерная безопасность".
Однако это не значит, что вся ноша ответственности должна лежать только на атомщиках. Согласно требованиям МАГАТЭ, культура безопасности должна быть свойственна не только АЭС и ее персоналу, но и государству, которое приняло решение развивать атомную энергетику. А это значит, что все существующие проблемы в ядерной энергетике нужно решать (с позиции принципов культуры безопасности) на государственном уровне, а на это нужна политическая воля и профессиональный подход к делу.
Еще одной важнейшей характеристикой эффективности работы АЭС является коэффициент использования установленной мощности (КИУМ). КИУМ равен отношению фактической энерговыработки реакторной установки за определенный период эксплуатации к теоретической энерговыработке при работе без остановов на номинальной мощности.
Важность КИУМ заключается в том, что этот параметр характеризует эффективность электростанции в целом, включая не только её технологическое совершенство, но и квалификацию персонала, организацию работы, как руководством самой станции, так и организацию всей отрасли на государственном уровне, а также учитывает многие другие факторы.
В большинстве стран ведется упорная борьба за высокий КИУМ, что особенно важно в свете последних мировых тенденций по увеличению энергоэффективности и энергосбережения. По этой причине в СМИ распространено упоминание этого параметра при освещении показателей работы АЭС.
К сожалению, средний КИУМ всех АЭС Украины снижается с 2007 г., и за 10 мес. 2016 г. составляет 64.3% (рисунок 4), тогда как среднемировой уровень — 87%. В ряде стран, в частности в США, он превышает 90%.
Рисунок 4. Значения среднего КИУМ для АЭС Украины за период 2005 г. – 10 мес. 2016 г.
В заключение следует сказать, что альтернативы ядерной энергетике ни в мировом масштабе, ни для Украины в обозримом будущем нет.
Но ядерная энергетика требует, как минимум, 20-летнего срока планирования, ее необходимо рассматривать не сиюминутно, а с точки зрения потомков. Она не терпит вмешательства политики и бизнеса, которые могут привести к катастрофе. Профессионализм и ответственность – вот критерии развития отрасли.
Мы не должны оставлять грядущему поколению никаких проблем. Необходимо уже в ближайшее время обеспечить их решение.
