Сучасна атомна енергетика: від зброї до майбутнього

АЕС майбутнього. У Китаї будують реактори з системами екстреного охолодження і цифрового управління.

Перевагою атомної енергетики фізики вважають дешевизну і відсутність небезпечних викидів при виробництві електроенергії. Вчені запевняють: поблизу атомних електростанцій рівень радіації нижче, ніж в області видобутку вугілля або газу. Крім того, природні ресурси обмежені - в той час, як атом може забезпечувати людство енергією тисячі років.

Але масштабні аварії гальмують розвиток атомної енергетики. Після трагедії на ЧАЕС багато досліджень призупинили, а вибух на Фукусімі-1 в 2011 році змусив багато розвинених країн, зокрема Німеччини, відмовитися від ядерної енергетики. У той же час багато країн продовжують зводити нові станції та займатися модернізацією існуючих, щоб виключити ризик подібних аварій в майбутньому. " Іран , Де є багаті поклади газу і нафти, планує будівництво і розвиток атомних електростанцій ", - говорить директор науково-технічного комплексу" Ядерний паливний цикл "Харківського фізико-технічного інституту Володимир Красноруцький.

УРОКИ АВАРІЙ НА АЕС

Вчені вважають, що аварія на Чорнобильській АЕС стала сумним наслідком перших етапів розвитку атомної енергетики, коли наслідки використання атома були вивчені не до кінця як з точки зору фізики, так і впливу людського фактора. Як розповів "Сегодня" директор науково-технічного комплексу "Ядерний паливний цикл" Харківського фізико-технічного інституту Володимир Красноруцький, трагедія призвела до вдосконалення ядерних технологій. Так, саме після неї над атомними електростанціями почали зводити захисні герметичні оболонки. А після аварії на Фукусімі-1 (у 2011 р) в світі прийняли нові програми по забезпеченню безпеки атомних станцій. І в першу чергу увагу приділили захисту дизельних генераторів, адже після зупинки енергоблоків на японській АЕС резервні пристрої вивів з ладу удар цунамі. Тепер розробники збільшують кількість генераторів і розташовують їх вище, щоб в разі подібного ЧП їх не заливало водою.

Також після катастроф в світі почали розробляти більш досконалі реактори. Так, ректори покоління 3+ мають поліпшену систему екстреного охолодження і цифрову систему управління захистом. А ось реактори майбутнього, 4-го покоління, по завіреннях фізиків, більш безпечні: за задумом розробників, вони будуть виробляти в 100-300 разів більше енергії, а працювати - на існуючих ядерних відходах.

Зараз же більшість реакторів у світі ставляться до 2-го покоління. "Безпека роботи цих реакторів забезпечена настільки, що аварій, які могли б привести до таких тяжких наслідків, як Чорнобиль чи Фукусіма, бути не повинно. А навіть якщо щось станеться, то штучним шляхом буде вимкнено харчування, паливо розплавиться, і все буде локалізовано під захисною оболонкою реактора. Назовні нічого не вийде ", - запевнив Красноруцький.

РЕАКТОР В ВОДІ І НА УТИЛІЗАЦІЇ

Майбутнє ядерної енергетики вчені пов'язують з будівництвом реакторів на швидких нейтронах. Кілька подібних експериментальних установок уже працюють в Японії, Індії, Китаї та Росії. Як розповів "Сегодня" директор науково-технічного комплексу "Ядерний паливний цикл" Харківського фізико-технічного інституту Володимир Красноруцький, уран, який може застосовуватися в "швидких" реакторах, не потрібно добувати: його будуть отримувати з радіоактивних відходів, що накопичилися в сховищах - запасів такого палива вистачить на тисячі років.

Одним з найсучасніших реакторів вчені називають установку з жідкометалліческім свинцевим теплоносієм. "У разі витоку, свинець сам собі закупорює отвір, і взаємодії з навколишнім середовищем не відбудеться. На цьому заснована висока безпека реакторів на швидких нейтронах", - пояснив Красноруцький. Втім, незважаючи на високий ступінь безпеки, для промислових цілей подібні установки поки не застосовують: їх будівництво обходиться на порядок дорожче звичайних теплоядерних реакторів.

Серед сучасних безпечних розробок фізики також називають реактори, поміщені в басейн з водою, що дозволяє охолодити паливо в разі аварії. "Ці удосконалення також затратні. Тому замість цього на АЕС вводять системи безпеки, що враховують можливі випадки, які можуть привести до забруднення навколишнього середовища і відселення людей. Роблять все можливе, щоб аварії залишалися замкнутими", - розповів Красноруцький. До слова, проектуванням реакторів Україна не займалася. Але вчені ХФТІ, де вперше в СРСР розщепили ядро ​​атома, готові застосувати свої знання на практиці: до них вже зверталися з проханням створити проект блоків з точки зору фізики.

ДОСЯГНЕННЯ: поглиначів і ПАЛИВО ДЛЯ ЄВРОПИ

Харківські вчені розробляють нові технології виготовлення ядерного палива і поглинаючих стержнів реактора - елементів для управління його реактивністю. "Раніше і паливо, і поглинають елементи поставляла Росія . Коли ж постало питання про диверсифікацію, наш науковий центр взяв участь в конкурсі компанії "Вестінгауз" (США), і виграв його. Ми організували центр проектування, українські фахівці пройшли навчання в США, і тепер в реакторах застосовується не тільки російське паливо. Ми, як конструктори-технологи, займаємося розробкою і палива, і поглинаючих елементів, а також виступили ініціаторами організації виробництва поглинаючих стержнів в Україні ", - розповідає" Сегодня "директор науково-технічного комплексу" Ядерний паливний цикл "ХФТІ Володимир Красноруцький
.
Також в науковому центрі розробили і виробляють поглинають елементи для сухих сховищ ядерних відходів. Ця розробка вже знайшла застосування на Запорізькій АЕС - найбільшої електростанції Європи. "Відпрацьоване ядерне паливо з басейну витримки через кілька років потрібно відправляти далі на тривале зберігання. Україна досі відправляє його Росії, за що платить близько $ 200 мільйонів на рік. А в Запоріжжі вирішили побудувати перше українське сховище відпрацьованого палива, яке знаходиться у великих герметичних бетонних контейнерах, захищених на всі випадки життя, і витримає навіть падіння літака. А щоб в самому сховищі не відбувалося ніяких ядерних реакцій, разом з відходами завантажують елементи, поглинаючі всі нейтрони ", - розповів учений.

Крім того, харківські фізики стали першими українцями, яким разом з колегами з інших країн довірили розробляти ядерне паливо для європейських атомних реакторів: нашим ученим належить знайти заміну для російських тепловиділяючих збірок.

У майбутньому фізики планують налагодити співпрацю з Європою в сфері перерозподілу атомної енергії. "Коли енергія виробляється в надлишку, наприклад, в нічний час, її потрібно перекидати. В СРСР, займав величезну територію, все споживання і передача електроенергії були закільцьовані. Після розпаду Союзу Україна продовжувала взаємодіяти з Росією. Тепер, коли ми прагнемо регулювати енергопотоки разом з європейськими країнами, необхідно будувати нові лінії електропередач і підстанції ", - пояснюють учені.

Читайте найважливіші та найцікавіші новини в нашому Telegram