После того как сериал HBO заставил одних вспомнить, а других узнать об аварии на ЧАЭС, у многих возникли вопросы к тем, кто производит атомную энергию здесь и сейчас. В России (в отличие от, например, США, где АЭС может принадлежать частной компании) это госкорпорация «Росатом». Уверены ли мы в том, что катастрофа, подобная аварии на ЧАЭС, не повторится? Безопасны ли современные АЭС — в том числе те, на которых все еще работают реакторы того же типа, что и в Чернобыле? Что сегодня происходит в зоне отчуждения и как быть с ядерными отходами все еще работающих станций? И может ли человечество вообще отказаться от атомной энергетики? T&P задали эти вопросы члену Общественного совета «Росатома» Валерию Меньшикову.

Валерий Меньшиков

Член Общественного совета госкорпорации «Росатом», член Совета Центра экологической политики России

26 июня исполнилось 65 лет с момента создания первой атомной станции в мире — Обнинской АЭС. Немного раньше начали работать военные реакторы на закрытых объектах на Урале и в Сибири, но они были другими по схеме, условиям работы и т. д. На них создавали атомную бомбу. С 1954 года в сфере атомной энергетики случилось несколько серьезных аварий: пожар на английском атомном реакторе (авария в Уиндскейле в 1957 году. — Прим. T&P), расплавление активной зоны реактора на американской АЭС Три-Майл-Айленд в 1979 году.

Почему взорвался реактор на ЧАЭС?

Многие считают, что на Чернобыльской АЭС произошел ядерный взрыв. Однако это был взрыв тепловой: в большом объеме накопился и взорвался водород.

Во-первых, на ЧАЭС была не очень хорошая схема самого реактора (РБМК) — основанная на схеме тех самых первых военных реакторов.

Во-вторых, Минатом передал Чернобыльскую станцию Минэнерго — людям, задачей которых была общая генерация электричества и которые по этой причине не знали некоторых важных требований к работе атомных станций. Эксперимент, который решили провести на ЧАЭС, был абсолютно понятен для простого энергетика, но для атомной станции очень критичен.

В-третьих, если на станции Три-Майл-Айленд был контейнмент, то есть железобетонный «колпак» на реакторном блоке, благодаря которому основная часть радиоактивных веществ осталась в производственном помещении, то на четвертом энергоблоке Чернобыльской АЭС такой герметичной оболочки не было. Из дневников академика Валерия Легасова, с первых дней участвовавшего в обеспечении безопасности людей после катастрофы, становится ясно, что он настаивал на создании железобетонных контейнментов с толщиной стен около метра. Но серьезные физики сказали, что надо экономить и что наши реакторы абсолютно безопасны. Один выдающийся академик ядерной отрасли (Анатолий Александров. — Прим. T&P) даже сказал, что атомный реактор можно построить хоть на Красной площади (на самом деле речь шла о реакторе АСТ. — Прим. T&P).

Фотографии: Michael Kötter

Что происходит в зоне отчуждения?

В 1957 году на военном предприятии производственного объединения «Маяк» в закрытом городе Озерске произошла первая крупная радиационная авария в СССР (кыштымская катастрофа. — Прим. T&P). Эти события засекретили даже для специалистов — а ведь если бы мы хорошо их изучили, то, может быть, лучше смогли бы продумать последствия аварии на ЧАЭС.

Чернобыльская зона отчуждения — это 30-километровая территория вокруг станции, где выпало наибольшее количество радионуклидов — цезия-137, стронция-90, плутония-239. Эти элементы загрязнили миллионы километров — Украину, Белоруссию, российские территории, часть Европы. В Шотландии до сих пор есть место, обнесенное проволокой, где нельзя пасти овец.

Что можно делать в зоне отчуждения? Во-первых, прошло уже 33 года после катастрофы. Время полураспада цезия и стронция — 30 лет, то есть их мощность облучения снизилась. Во-вторых, эти элементы попали в почву и в среднем на 10–15 сантиметров ушли вглубь. Мониторинг окружающей среды показал, что больше всего еще опасных радионуклидов в деревьях. Очень плохо, когда горит лес, подвергшийся воздействию чернобыльских осадков. За этим надо следить. Там, где после кыштымской аварии прошел Восточно-Уральский радиоактивный след (ВУРС), первыми погибли хвойные леса. В чернобыльской зоне тоже первой порыжела и умерла хвоя. Лиственные леса выдерживают большие дозы и быстрее восстанавливаются.

Для человека наибольшую опасность представляют растения, которые «вытягивают» радиоактивность из земли. Главные накопители грязи — грибы, на втором месте — ягоды: клюква, брусника и др.

А так как люди ушли с этой территории, то сегодня в зоне отчуждения активно развивается и животный мир: восстановились популяции волков, медведей и других крупных животных.

Зону отчуждения сегодня можно использовать под промышленные и хозяйственные цели — например, Украина хочет построить на ней хранилище отработавшего топлива. Допуск населения туда до сих пор закрыт и, думаю, останется таковым еще много десятилетий.

Сколько человек пострадало в результате аварии?

Когда люди вспоминают о чернобыльской катастрофе, в их головах правда смешивается с мифами. Назову точную цифру: 134 человека во время событий в Чернобыле получили дозу радиации, от которой у них развилась лучевая болезнь, из них 28 сразу скончались от ее проявлений. В основном это были пожарные, сбрасывавшие с крыши четвертого энергоблока куски облученного графита. Активно устраняли последствия катастрофы еще два с небольшим года. В ликвидации принимали участие более 500 тысяч человек по всему СССР, более половины из которых — россияне. За здоровьем ликвидаторов с тех пор постоянно наблюдают, в Обнинске есть банк данных с информацией о каждом из них. Как ни странно, они живут в среднем даже дольше, чем остальные россияне: в ликвидаторы отбирались самые здоровые люди.

Во время катастрофы в окружающую среду попал радиоактивный изотоп йода — йод-131, который легко укрепляется в щитовидной железе. Из-за этого многие заболели раком щитовидной железы, особенно пагубно йод действовал на организм детей и подростков. Сегодня эти данные уже не скрываются: зафиксировано около 6840 таких случаев, в основном в Белоруссии и Брянской области.

Возможно ли повторение Чернобыля?

Я считаю, что чернобыльская катастрофа стала одним из факторов, которые привели к развалу СССР. Какое-то время произошедшее скрывали, и это вызвало мощную реакцию со стороны общественности. Был нанесен морально-психологический удар по населению Украины, Белоруссии и России, родилось много мифов об облучении огромного количества людей. Все это сказалось не только на развитии атомной энергетики, но и на положении власти в стране. Возникшее недоверие к правительству и привело к распаду такого мощного образования, как Советский Союз.

Из этой катастрофы выводы надо было делать немедленно. Нужно было пересмотреть всю концепцию безопасности в атомной энергетике — а это новый подход и к конструкциям, и к физике реактора, и к обучению персонала, и к нормативным документам. Все это на протяжении 33 лет непрерывно совершенствуется. Я уверен, что подобной катастрофы с потерей реактора, угрозой загрязнения радиоактивными элементами и облучения населения уже не может быть. Сокрытий аварийных ситуаций быть не может: теперь они быстро засекаются разными способами и приборами.

Несмотря на то что на Смоленской, Курской и Ленинградской АЭС до сих пор работают постчернобыльские уран-графитовые реакторы типа РБМК (реактор большой мощности канальный), за это время их модернизировали и улучшили их систему безопасности. А так как это сложная техника и она может выйти из строя, то в жестком законодательном варианте приняли приемлемый риск работы АЭС. Вероятность тяжелой аварии оценивается величиной 10-6 — это одна авария на миллион реакторов в год. А так как реакторов у нас всего 35, то это минимальный риск.

Кроме того, сегодня нигде не строят энергоблоки без контейнментов. На станциях хорошо продуманы вопросы безопасности. Есть специальные баки с водой, которая немедленно поступает в реактор, если вдруг из него уходит вода и начинает плавиться активная зона. Есть стержни, которые быстро опускаются в активную зону и прерывают реакцию. А на крайний случай, если вдруг вся аварийная зона расплавится, под реактором есть специальная чаша со специальной химической смесью, снижающей температуру кипящего реактора. Тяжелые аварии на оставшихся РБМК исключены — но эти реакторы экономически устарели, и поэтому по истечении сроков эксплуатации их заменят на новые водо-водяные энергетические реакторы (ВВЭР).

Что происходит с отработанным ядерным топливом?

У атомной станции радиоактивные отходы. Радиоактивность не имеет ни вкуса, ни цвета, ни запаха, но тем не менее очень опасна для человека. Впрочем, таких отходов совсем немного — их можно сложить в несколько емкостей и отправить на хранение.

А вот ядерное топливо — дело серьезное. Для его создания сначала добывается уран, в котором в качестве атомного горючего используется только один изотоп (уран-235), а его в руде всего 0,7%. Затем уран обогащают, а дальше в подмосковном городе Электросталь путем сжатия в микронных допусках превращают в компактные таблетки двуокиси урана. Эти таблетки укладывают в циркониевые трубки — тепловыделяющие элементы (ТВЭЛы) длиной более трех метров. Когда эти конструкции вставляются в активную зону реактора, идет процесс выделения энергии. Где-то через три-четыре года это работающее (еще не отработавшее) топливо надо вытаскивать. Оказалось, в нем накапливаются очень вредные для всей конструкции ТВЭЛа и для блока мощные излучатели типа плутония, которые могут мешать правильному физическому процессу. После того как топливо вытащили, оно уже называется отработавшим ядерным топливом (ОЯТ).

Что с ним делать? В мире более 30 государств работают с атомной энергетикой: США, Франция, Япония, Англия, Германия, Канада и др. И у всех разная политика. Некоторые страны считают, что отработавшее топливо — это очень плохие отходы и их надо хранить или захоранивать. Другие государства, в том числе Россия, думают иначе: нет, это не отходы. Это сырье для будущей атомной энергетики, потому что

в этом топливе накоплены радиоактивные элементы, полезные для будущих реакторов на быстрых нейтронах (БН).

Белоярская АЭС на Урале — единственная в мире атомная станция, где уже много лет работает реактор БН-600 мощностью в 600 МВт. А недавно там запустили и БН-800 (800 МВт) и, если это будет экономически целесообразно, построят реактор БН-1200.

В России два подхода к отработанному топливу. Часть ТВЭЛов перерабатывается на производственном объединении «Маяк» в Озерске (Челябинской области. — Прим. T&P). Там на большом закрытом военном предприятии, мощном радиоизотопном заводе для ядерной медицины самая опасная часть топлива помещается внутрь матрицы из специального стекла и погружается в несколько контейнеров, хранящихся в бассейне с дистиллированной водой. Таким образом преобразуется отработавшее топливо с реакторов средней мощности (400–500 МВт) и с атомных подводных лодок.

Второй подход — хранить отработавшее топливо на будущее. Его везут под Красноярск в город Железногорск, где прямо в скале в советское время сделали горно-химический комбинат. Там отработавшее топливо хранят либо в специальных ячейках в дистиллированной воде в огромном, с футбольное поле, бассейне, либо на стеллажах со специальной газовой оболочкой, где из-за просто внешнего охлаждения идет сброс тепла в окружающую среду (но его совсем немного — климат от этого не изменится).

Безопасны ли водоемы рядом с АЭС?

Атомную станцию нужно строить рядом с водоемом — морем, рекой и т. д. Водяной пар — основа всей атомной энергетики. Реактор атомной станции нужен, чтобы под давлением в 100–120 атмосфер нагревать воду, идущую в сепаратор, который потом переводит ее в пар. В этой системе все радиоактивное. Другой контур, в котором пар вращает турбину и электрогенератор, вырабатывающий ток, не радиационный и с первым никак не соприкасается.

Воду, как правило, пускают в оборотный цикл: высасывают из водоема, используют на станции, остужают и снова подают на АЭС. Есть несколько способов остужать пар. Первый — это пруд-охладитель. Второй — это градирни, конусообразные башни, в которых вода распрыскивается сверху, течет по стенкам, и таким образом происходит ее естественное охлаждение. Третий способ — брызгальные бассейны, впрыскивающие в воздух горячую воду. Но мощные градирни дорого сооружать, и поэтому пруды-охладители нужны практически каждой атомной станции. Вода в них немного теплее (на один-три градуса) обычной речной или озерной. Она подается в пруд абсолютно нерадиоактивной, за этим следят десятки приборов. В этих прудах можно купаться и даже ловить рыбу — в последние годы их даже специально зарыбляют.

Можно ли отказаться от атомной энергетики?

В России 10 АЭС с 35 работающими реакторами. Один новейший реактор находится в опытно-промышленной эксплуатации на Нововоронежской атомной станции, параллельно мы сооружаем еще 6 атомных блоков, которые заменят устаревшие на других АЭС, и занимаемся зарубежными заказами (сегодня это 36 блоков на разной стадии коммерческой подготовки).

Конечно,

мы можем генерировать электричество без атомной энергетики. Вопрос только, будет ли это экономически выгодно.

Чтобы получать электроэнергию из возобновляемых источников, нужно придумать дешевое устройство, которое эту энергию накапливало бы. Пока что это большие экономические расходы. Так, Германия, богатая страна, платит 43 млрд евро за генерацию энергии из возобновляемых источников — и это сильно давит на ее экономику.

Атомная энергетика работает с расщеплением урана-235, это тяжелый элемент, он стоит внизу таблицы Менделеева под номером 92. Есть надежда, что, работая с легкими элементами (гелий, водород), в будущем мы получим еще один источник электроэнергии — термояд. На Солнце само по себе идет слияние легких элементов, а для их соединения на Земле нужно создавать температуры в миллионы градусов. Реактор, способный на такое, строится сегодня на территории Франции. В проекте ITER 35 стран-участников, включая Россию.

Этот термоядерный реактор представляет собой уходящую под землю махину размером с Эйфелеву башню. В вакуумной камере в форме тора («бублика») плазма будет вращаться и достигать температуры выше, чем на Солнце. «Росатом» поставляет туда сверхмагниты на основе сверхпроводящей проволоки, которые будут удерживать плазму в середине вакуумной камеры. Планируется, что этот опытный экземпляр токамака-реактора заработает в 2050 году. Затем это направление нужно будет еще лет 50 экономически и физически развивать, чтобы сделать реакторы подобного рода более компактными.

Атомные станции на термояде, возможно, заработают к 2100 году.

А пока в России есть наработки использования отработавшего ядерного топлива. В самом большом городе «Росатома», Северске (в 12–15 километрах от Томска), на так называемом Сибирском химкомбинате раньше нарабатывали оружейный плутоний, а сейчас строится опытно-демонстрационный центр, который будет работать над сооружением реактора нового типа — он будет как реактор на быстрых нейтронах (БН), только с другим теплоносителем. Это направление называется «Прорыв». Если все удастся, то мы создадим новое направление в атомной энергетике. Такие реакторы будут работать на основе того же ядерного топлива, но с вовлечением не урана-235, а урана-238, содержание которого в руде составляет порядка 98%, и с добавлением плутония из отработанного топлива — так можно будет его перерабатывать. Это будет MOX-топливо, но созданное иначе. Так что мы стоим на рубеже новых технологий, и в XXI веке с атомом мы не расстанемся.

Литература

• Валерий Легасов. Об аварии на Чернобыльской АЭС. Расшифровки аудиозаписей

• Р.В. Арутюнян, Л.А. Большов, И.И. Линге, Е.М. Мелихова, С.В. Панченко. Уроки Чернобыля и Фукусимы и актуальные проблемы совершенствования системы защиты населения и территорий при авариях на АЭС // Медицинская радиология и радиационная безопасность. 2016. Том 61. № 3.

• Авария на ЧАЭС и атомная энергетика СССР // Научно-просветительский журнал «Скепсис».

• А.В. Яблоков, Б.В. Нестеренко, А.В. Нестеренко, Н.Е. Преображенская. Чернобыль: последствия катастрофы для человека и природы. Киев: Универсариум, 2011.

Мы публикуем сокращенные записи лекций, вебинаров, подкастов — то есть устных выступлений. Мнение спикера может не совпадать с мнением редакции. Мы запрашиваем ссылки на первоисточники, но их предоставление остается на усмотрение спикера.