Атомной энергетике не отмыться от Чернобыля

Первым практическим изделием атомной науки и промышленности стала атомная бомба. Ради нее, собственно, и создавались атомные комплексы США и СССР. Создавались в спешке, с огромными финансовыми затратами. Финал этой адской работы - две атомные бомбы сброшены в Японии без всякой военной надобности.

«Мы сделали работу за дьявола» - так подытожил в 1956 году результаты реализации «Манхэттенского проекта» Роберт Оппенгеймер. Что касается политиков, то подобных «прояснений сознания» в их среде практически не было. США продолжали делать бомбы, и в 1967 году достигли максимума - около 32 тыс. боеголовок. СССР к 1986 г. изготовил почти 45 тыс. боеголовок.

Создание этих безумных по масштабам и мощности арсеналов ядерных вооружений, запасов плутония и высокообогащенного урана потребовало от ведущих государств мира (первая десятка) колоссальных затрат. От «Манхэттенского проекта» до сегодняшнего дня только США потратили на создание атомных технологий и создание ядерного арсенала около 4 трлн. долл. Другие ядерные страны потратили еще не менее пяти триллионов. Общие затраты (9 трлн. долл.) сопоставимы с затратами на социально-экономическое развитие всех остальных 145 стран мира на протяжении последних 50 лет.

Текущие расходы на ядерное оружие тоже немалые. В России, например, они составляют около пятой части всех военных расходов и превышают затраты на охрану окружающей среды, науку, культуру, образование и здравоохранение вместе взятые. В совокупности с глобальным загрязнением планеты - радиоактивными веществами от испытаний ядерного оружия, вследствие аварий на атомных производствах и АЭС, происшествий с ядерным оружием - расходы на создание ядерных «дубинок» оказались чрезвычайно мощным фактором, негативно изменившим качество жизни людей и уровень безопасности всей планеты.

В Советском Союзе было проведено 715 испытательных ядерных взрывов. В США (на 2001 год) - 1056. Франция взорвала 210 бомб, Англия - 45, Китай - 47, Индия - 3 и Пакистан - 2 бомбы.

Проведение испытаний ядерного оружия вызвало глобальное загрязнение поверхности Земли радиоактивными продуктами и плутонием, заметная часть которого не успевает полностью разделиться в процессе взрывного ядерного распада. Как сказал академик Б.Мясоедов (Вестник Российской академии наук, том 70, №2, 2000 г.): «В результате имевших место в прошлом испытаний ядерного и термоядерного оружия, по разным подсчетам, от 5 до 10 тонн плутония было выброшено в атмосферу и равномерно распределено по территории всех стран Северного полушария». Много это или мало? Если учесть, что до развития атомных технологий вся земная кора толщиной в 16 км содержала всего около
1 кг природного плутония, то даже меньшее из приведенных чисел является огромной величиной. Плутоний чрезвычайно опасное вещество, обладающее долговременной радиоактивностью (десятки тысяч лет), а также способностью задерживаться в человеческом организме.

Максимально допустимое содержание плутония в 1 м3 воздуха составляет всего 10-9 грамма. Он опаснее синильной кислоты - сильнейшего химического яда - в 10 тысяч раз. Поэтому неудивительно, что к 2000 году только от раковых заболеваний, вызванных не столько применением, сколько разработками и уже проведенными испытаниями ядерного оружия, погибло примерно 430 тысяч человек (не имевших никакого отношения к этим работам), а в будущем такая трагическая участь ожидает еще около 2 млн. 400 тыс. Именно эти почти 50-летней давности расчеты академика А.Сахарова отвратили его от продолжения работ над совершенствованием ядерного оружия. До сегодняшнего дня эти расчеты не были никем опровергнуты, наоборот - они только подтверждаются. Кстати, в статье, появившейся в 1958 году в английском издании советского журнала «Атомная энергия», Андрей Дмитриевич Сахаров показал, что от радиоактивности, выделенной при взрыве водородной бомбы (с плутониевым «запалом») мощностью в одну мегатонну, - от рака, генетических нарушений и других болезней умрут или тяжело пострадают около десяти тысяч человек.

Ядерное оружие как средство решения военных и политических задач себя практически исчерпало. В исторической перспективе оно оказалось несостоятельным, поскольку все государства, обладающие таким оружием, потерпели поражения в войнах уже после того, как вооружились ядерными бомбами: Франция и Великобритания утратили свои империи, США и Китай потерпели унизительные поражения во Вьетнаме, а СССР - в Афганистане.

Так для чего же годятся эти бомбы? Только для игры «в политику». Но не слишком ли дорого человечество платит за эту игру?

Разработав технологию производства ядерного оружия, ученый мир стал приспосабливать уран-плутониевый цикл для мирного использования. Именно на базе военного атома родилась и стала бурно развиваться атомная энергетика. Согласно прогнозу Международного агентства по атомной энергетике (МАГАТЭ), сделанному в 1974 году, к концу ХХ века во всем мире предполагалось иметь в действии 4500 ядерных энергетических установок. Но вышло иначе: по данным того же МАГАТЭ, в апреле 2001 года во всех странах работало всего 438 атомных реакторов и 31 реактор находился в стадии строительства или модернизации. Оправдалось 10% от прогноза.

Снижение доли атомной энергетики в общем балансе выработки электроэнергии обусловлено недоверчивым отношением к ней населения многих государств, неблагоприятной для атомной сферы конъюнктурой и настроениями в самом ядерном сообществе после неудавшейся попытки решить все «атомные» проблемы с наскока, которых накопилось много, и неприятности они сулят нешуточные. Однако хорошо уже то, что наступило время, когда энергетики, ученые и политики (пока немногие) признали наличие серьезных проблем в атомной отрасли и выделили самые важные из них:

- существующие АЭС потенциально опасны - ни один из современных энергоблоков не гарантирован от тяжелых аварий;

- использование энергии атома привело к радиационному и экологическому загрязнению огромных территорий, воды, воздуха и материалов, используемых в атомной энергетике;

- взрывы ядерных устройств, аварии и обычная работа АЭС повысили радиационный фон планеты и, как следствие, оказывают негативное влияние на здоровье людей;

- как показывает опыт, аварийно-спасательные службы после масштабной аварии и сегодня оказываются не готовыми к эффективной работе по защите персонала АЭС и населения прилегающих территорий, особенно в начальном периоде.

Рассмотрим эти проблемы подробнее.

Официально реактор считается безопасным, если радиационное воздействие от него не превышает директивно принятых значений небольшого числа параметров (допустимые выбросы радионуклидов через вентиляционную трубу, годовая доза облучения персонала и т.д.). На самом деле все эти параметры являются вторичными, а главными всегда были и есть физические параметры получения энергии в реакторе. Любому человеку понятно: чем выше рабочее давление в реакторе, чем больше ядерного топлива в нем, чем выше температура теплоносителя, тем труднее удержать эти параметры в безопасных пределах, а значит, и потенциальная опасность такого реактора выше. Недаром «отец» советской атомной энергетики И.Курчатов называл атомный реактор «тлеющей бомбой», а нобелевский лауреат, физик П.Капица определил АЭС как «бомбы, вырабатывающие электричество».

Современные энергетические реакторы имеют внутреннее давление до 200 атмосфер. Это опасное давление. Если бутылку шампанского нагреть и резко снять крепеж пробки, она вылетит как пуля. Корпусные атомные реакторы уязвимы как раз по такому сценарию. Стержни управления могут мгновенно вылететь из них, стоит только повредить (диверсией, ошибочными действиями персонала, внесением дефекта) специальные уплотнения, через которые эти стержни выходят наверх за крышку реактора. Только по этой причине все существующие реакторы следует признать потенциально опасными, поскольку при таком «вылете» регулирующих стержней реакция деления ядер в реакторе будет развиваться так быстро, что аварийная защита не успеет ее остановить, и реактор взорвется как бомба. Это дает основание утверждать, что создать абсолютно безопасный реактор мировой атомной промышленности пока не удалось.

Вторая опасная черта атомной энергетики состоит в накоплении огромных объемов отработавшего ядерного топлива (ОЯТ) и радиоактивных отходов. ОЯТ - это смертельно опасная, высокорадиоактивная смесь изотопов урана, плутония, осколков деления ядер трансурановых элементов и продуктов их распада, которую нельзя хранить на поверхности земли. Облученное ядерное топливо вносит наибольший вклад в суммарную активность накопленных в мире отходов. Ежегодная мировая выгрузка ОЯТ из атомных станций превышает 10 тыс. тонн. К 2006 году страны мира накопили около 260 тыс. тонн ОЯТ, а к 2020 году его количество составит не менее 600 тыс. тонн. В то же время в мире до сих пор не существует общепризнанной концепции безопасного обращения с отработавшим ядерным топливом, оно находится во временных хранилищах, постепенно разрушаясь от ядерных реакций и тепловыделения, идущих в нем. Что будет с тепловыделяющими кассетами через 50 лет такого хранения - не знает никто.

Еще одну проблему создает огромный объем радиоактивных отходов (РАО), накопленных атомной энергетикой. В Украине сегодня мы имеем более 130 млн. кубометров РАО, хранящихся во временных емкостях и могильниках, расположенных на поверхности земли.

Как могло случиться, что за красивым фасадом атомной энергетики и промышленности образовался радиоактивный «хвост» из опаснейших веществ, угрожающий всему живому на Земле?

Когда целью науки и промышленности является создание нового, сверхмощного оружия, то в его производстве допускают значительный риск. Так было всегда и есть даже сейчас, например, при производстве взрывчатых веществ на основе нитроглицерина. Оглядываясь на свою историю, мы видим - разработка и создание оружия нового поколения всегда проходили с жертвами и требовали очень больших денег. Эти работы, как правило, повсюду проводились в чрезвычайной спешке, и им всегда сопутствовал значительный риск (иногда ввиду новизны неосознанный).

Совсем иначе обстояли дела при стремлении к мирной цели. Здесь риск уже неуместен - кому захочется приобретать, например, «бомбу, вырабатывающую электричество», если есть безопасные и менее дорогие альтернативные источники энергии?! И длительность разработки новой технологии даже при наличии конкуренции тоже не будет критическим параметром. Эти соображения дают основания признать, что ради мирной цели ни отдельные люди, ни государства не идут на заведомый риск. Почему США и СССР не пожалели денег на создание сверхдорогих и бесполезных атомных и термоядерных бомб, причем в кратчайшие сроки, а безопасные установки для мирного использования ядерной (и термоядерной реакции) не сделали до сих пор? Есть основания предполагать, что создание опасных реакторов, кроме электричества вырабатывающих огромное количество смертельно опасных отходов, стало возможным лишь потому, что учеными и политиками (в СССР и в США) в середине ХХ века был сделан неправильный выбор цели для приложения результатов, достигнутых атомной наукой.

Уверен: если бы освоение атомной энергии начиналось не с задачи создания атомной бомбы, а с разработки конкурентоспособной электростанции с ядерным «котлом», то ядернобезопасный реактор давно был бы создан. И в основе безопасной атомной энергетики лежал бы торий-урановый цикл, дающий в десятки тысяч раз меньше радиоактивных отходов по сравнению с используемым сегодня уран-плутониевым циклом, предназначенным для производства плутония («ядерной взрывчатки»). При использовании тория-232 (вместо урана-238) после захвата им нейтрона в реакторе получается уран-233, который делится тепловыми нейтронами так же хорошо, как и уран-235, положенный в основу сегодняшней атомной энергетики. Деление ядер урана-233 дает необходимое для производства пара энерговыделение, и при этом не накапливается огромный хвост радиационно и ядерно опасных трансурановых элементов, включая изотопы плутония, как это происходит в реакторах ВВЭР и РБМК. Безусловно, отработанное топливо такого реактора и накапливаемые РАО являются опасными.

Система обращения с жидкими РАО (всех уровней активности) содержит серьезную радиационную опасность. Высокоактивные отходы хранят в емкостях или закачиваются в глубинные пласты-коллекторы, ядерную безопасность которых обосновать невозможно. Емкости-хранилища высокоактивных отходов требуют постоянного и повышенного внимания, так как протечки, разрушения или тепловые взрывы в них могут привести к серьезным радиационным авариям, подобным случившейся в 1957 году на ПО «Маяк» (Челябинск).

Обращение с РАО опасно, но проблемой номер один в мировой атомной энергетике является хранение отработанного (облученного) ядерного топлива. Это чуть не остановило работу украинских АЭС с реакторами ВВЭР-1000, поскольку объем отправки отработанного топлива из Украины в Красноярск-26 сильно отставал от накопления выгруженного из реакторов топлива.

В декабре 1993 года Запорожская АЭС, на которой выгруженным топливом были практически заполнены бассейны выдержки, подписала соглашение с компанией Duke Engineering and Services Inc. на поставку бетонных вентилируемых контейнеров для хранения ОЯТ (подобных тем, какие используются сейчас в США). Эти контейнеры являются временными хранилищами со сроком службы 50 лет. Куда потом девать их содержимое? В каком состоянии будет в них топливо после 50 лет? Как его будут выгружать из этих металлобетонных контейнеров? Ответов нет…

Еще хуже обстоят дела с ядерным топливом Чернобыльской АЭС. Сегодня 100% отработанного топлива на ЧАЭС хранится в реакторах №1,2,3, бассейнах выдержки, расположенных рядом с реакторами, и в отдельно стоящем временном хранилище с водой (ХОЯТ-1), рабочий ресурс которого заканчивается через десять лет.

По состоянию на конец 2005 года в Украине скопилось около 4500 тонн тяжелого металла в виде отработанного топлива ВВЭР и РБМК. В нем содержится почти 12 тонн плутония, требующего особого обращения и представляющего очень серьезную опасность, но правительство до сих пор не приняло окончательного решения о том, как распорядиться с ОЯТ. Есть только «идеи» и разговоры о необходимости выделения ученым денег на «изучение» проблемы. Среди рассматриваемых вариантов - захоронение топлива в скальных геологических формациях или в сверхглубоких скважинах (последнее предложение очень спорное).

Если обобщить все те немногие методы, которые практически используются при обращении с РАО, то получится простая схема: высокоактивные отходы концентрируются и изолируются, средне- и низкоактивные разбавляются и распыляются. Но сегодня эти решения выглядят безнадежно устаревшими. Многие отрасли промышленности давно покончили и с концентрацией и с разбавлением отходов. Вспомним, например, историю «роста» дымовых труб, достижение ими высоты двухсот и даже трехсот метров. Это позволяло извергаемые загрязнения для снижения их концентрации на 1 кв. км распространять на все большую территорию. Но с течением времени плотность загрязнений все равно возрастала и достигала критической величины. В настоящее время все прогрессивные технологии в промышленности основаны на принципе безотходности производства, что оказалось выгоднее и экономически. Только атомная промышленность не спешит пойти по этому пути. Сегодня, без преувеличения, это самая грязная отрасль.

По оценке МАГАТЭ, к 2006 году из энергетических реакторов (а их в мире свыше 400) выгружено около 260 тыс. тонн ОЯТ, содержащих более 150 млрд. Кюри радиоактивности. Из них 180 тонн планируют сразу направить на хранение, а 80 тыс. тонн - на переработку. Интересно, за какое время можно успеть переработать такое количество ОЯТ, если за всю историю СССР его атомная индустрия смогла переработать (в общей сложности) всего около 10 тыс. тонн топлива (по данным В.Меньшикова, сотрудника аппарата Совета безопасности РФ, 2000 г.)?

В ходе переработки одной тонны отработавшего ядерного топлива возникает (по минимальным оценкам):

- 45 тонн высокоактивных жидких отходов (которые потом упаривают, фракционируют и остекловывают, получая 7,5 т твердых радиоактивных отходов в виде остеклованной массы);

- 150 т жидких среднеактивных;

- 2 тыс. т низкоактивных отходов.

Суммарная активность отходов при переработке тонны топлива составляет (в среднем) 600 тыс. Кюри.

Куда же их прячут?

Великобритания и Франция долгое время, пользуясь прорехами в международных соглашениях, свои радиоактивные отходы от такой переработки сбрасывали в Северную Атлантику. По некоторым данным, это практикуется и сегодня. То же самое делала и Япония. Россия закачивает жидкие РАО под землю или сливает в открытые водоемы. В Украине проблема захоронения РАО и ОЯТ не решена. Однако это не мешает властным структурам заявлять о создании в Украине полного ядерно-топливного цикла и строительстве хранилищ и могильников с целью приема радиоактивных материалов из-за рубежа. Но выгодно ли строить в Украине производство по переработке ОЯТ?

Мировая цена переработки одной тонны ОЯТ - около 1 млн. долл. Можно получить эту сумму, приняв на переработку 1 тыс. тонн чужого ОЯТ. Но! Стоимость современного завода по переработке топлива, имеющего производительность до 1000 тонн в год, не менее 350 млн. долл. К нему еще нужно «пристроить» хранилища РАО (высокоактивных, среднеактивных и низкоактивных) из расчета 2200 тонн на каждую запланированную к переработке тонну ОЯТ. Это означает, что каждый год работы завода будет давать 2,2 млн. тонн РАО. При этом стоимость хранилища такого объема, не считая затрат на его эксплуатацию, будет порядка 1,5 млрд. долл. Кроме того, годовая переработка 1000 тонн ОЯТ будет давать 7500 тонн высокоактивных РАО в виде остеклованной массы, для хранения которой нужно строить подземное вечное хранилище стоимостью никак не меньше 1 млрд. долл.

Сравнение доходов с расходами дает неутешительный результат - убытки составляют не менее 2 млрд. долл.

Не даст экономического выигрыша и «сухое» хранение ОЯТ, не требующее переработки облученного топлива.

Для справки (цифры приведены по российским данным): «удельная» стоимость временного наземного «сухого» хранилища для ОЯТ равна примерно 8,5 тыс. долл. на одну тонну топлива. Это без учета затрат на эксплуатацию и затрат на перевозку топлива в постоянные хранилища, которые стоят миллиарды долларов.

Увы, опыт таких авторитетных в вопросах ядерно-топливных циклов стран, как США, Великобритания и Франция, нам не поможет. Эти государства сами безуспешно пытаются решить вопросы безопасного захоронения ОЯТ и РАО, а их недешевая «помощь» Украине только увеличивает масштаб наших проблем в будущем. Вспомним контракт, заключенный в 2000 г. с французской фирмой ФРАМАТОМ на постройку «под ключ» ХОЯТ-2 для сухого хранения отработанного топлива ЧАЭС. Потратив на него 90 млн. евро, мы получили бесполезные сооружения, непригодные к принятию чернобыльского топлива. Теперь ФРАМАТОМ просит еще 100 млн. евро и пять лет на исправление ошибок проекта, которые были очевидными еще в 1999 году и о которых в то время писала газета «Зеркало недели» (№29,48, 1999 г.).

Не менее скандально выглядит контракт Национальной энергогенерирующей компании «Энергоатом» с американской компанией ХОЛТЕК на поставку в Украину контейнеров для хранения топлива из реакторов ВВЭР. Эти контейнеры преподнесены Украине как универсальные, хотя таковыми не являются. В них можно только загрузить топливо и временно хранить. Может быть, НАЭК «Энергоатом» знает, что делать Украине через 50 лет после того, как «убогий временный» ХОЯТ-2 и «временные» контейнеры ХОЛТЕКа отслужат свой срок? Топливо из них выгрузить не удастся из-за отсутствия необходимых устройств и технологий. Часть топливных кассет к тому времени (без всяких сомнений) будет разгерметизирована, что делает вероятным образование в контейнере просыпи из топливных таблеток. Как и куда перегружать такое топливо? Кто будет решать эти проблемы и какими потерями это обернется для страны? Не пора ли задуматься об этом сегодня? Не завтра, а именно сегодня!

Но самым нелепым является проект «Укрытия-2». Вместо эффективной и быстрой разборки «Саркофага», который уже не так опасен, как во времена его возведения в 1986 году, нам предлагают накрыть его новым гигантским сооружением, чтобы передать потомкам работы по демонтажу уже трех радиоактивных монстров (нового «Укрытия», «Саркофага» и разрушенного реактора). Иначе непонятно, зачем строить новое временное сооружение над старым временным сооружением…

Три последних примера говорят об одном - власти и руководители атомной энергетики проявили полную неспособность эффективно решать не только послеаварийные задачи в Чернобыле, но и текущие проблемы атомной энергетики.

Количество проблем растет, и острота их увеличивается. Не пора ли остановить этот опасный процесс? Как долго атомная энергетика будет идти по этому пути? Неужели только новый «Чернобыль» может сделать вменяемыми тех, от кого зависит принятие правильных решений в сфере энергетики и экологии?!

Что можно сделать для исправления ситуации?

1. Структура управления чернобыльской проблемой нуждается в коренном пересмотре, поэтому первым шагом в реализации нового подхода к решению этой масштабной задачи является восстановление профильного комитета в Верховной Раде и создание единого, специально уполномоченного центрального органа исполнительной власти по вопросам преодоления последствий чернобыльской катастрофы. И управлять этим органом должны не политики, а профессионалы.

Накопленный в Украине (до 1996 года) опыт по решению чернобыльской проблемы показал эффективность такой схемы.

2. Масштаб чернобыльских задач требует скоординированной работы нескольких ведомств (в том числе Минздрава, Минтруда, МИДа) из одного ответственного центра, поэтому управление всей чернобыльской тематикой необходимо передать как минимум первому вице-премьер-министру. И, безусловно, не должна оставаться в стороне Национальная комиссия по радиационной защите населения Украины (НКРЗУ) при Верховной Раде Украины.

3. Чернобыльские задачи не являются частным украинским случаем, это вынесенный взрывом на всеобщее обозрение комплекс нерешенных проблем мировой атомной энергетики. Объединив научные и производственные усилия, «атомные» страны могут не только отработать в Чернобыле эффективные технологии разборки отслуживших свой ресурс реакторов, но и методы безопасного захоронения отработанного топлива и продуктов переработки радиоактивных отходов. Поэтому нельзя принимать всерьез те полумеры, которыми сегодня занимаются на ЧАЭС - возведение никчемного временного «Укрытия»-2 над «Саркофагом», вторая попытка строительства временного сухого хранилища для отработанного ядерного топлива, переработка РАО с их захоронением во временных могильниках. Такое принятие «временных» решений лучше всего характеризует беспомощность ядерного сообщества, перекладывающего свои недоработки на плечи потомков.

Если упомянутые выше вопросы оставить без внимания, то еще через 20 лет МАГАТЭ заявит, что чернобыльской катастрофы не было вообще и радиация только улучшает человеческую популяцию на планете. Но атомному лобби не удастся «отмыться» от Чернобыля до тех пор, пока не будут успешно решены все имеющиеся «атомные» проблемы.

Николай Карпан. Инженер-физик, стаж в атомной энергетике - с 1969 г. С 1979-го по 1989 г. работал на ЧАЭС (ст. инженер, зам. начальника ядерно-физической лаборатории, зам.гл. инженера по науке и ядерной безопасности). На ликвидации последствий чернобыльской катастрофы - с 26.04.86-го по 1989 г. С 1989 г. - зам. директора Научно-технического центра при Госпроматомнадзоре СССР, директор Киевского филиала НТЦ. С 1990 г. - зав. сектором комиссии по вопросам чернобыльской катастрофы Верховной Рады Украины. В период 1993-1997 гг. - вице-президент ЗАО «Украинская топливно-энергетическая компания». В настоящее время - руководитель экспертных программ Всеукраинской чернобыльской партии. Автор более 40 работ в области атомной энергетики, а также книги «Чернобыль. Месть мирного атома» (2005 г.).

По результатам исследований Европейского комитета по оценке радиационной опасности (ECRR), ядерные военные и энергетические программы, реализованные в период до 1989 года, уже стали или в ближайшее время станут причиной смерти 65 млн. человек, что в целом превысит число жертв Второй мировой войны. В отчете ECRR показано, что предыдущие оценки рисков, связанных с испытаниями ядерного оружия и радиоактивным загрязнением от АЭС, были существенно занижены. Результаты работы ECRR, в частности, противоречат исследованиям, проведенным Международной комиссией радиологической защиты (эту комиссию ранее неоднократно критиковали за связи с ядерной промышленностью).