Зачем нам миллизиверты

Атомная энергетика

Атомная энергетика может быть не только более технологичной и экологичной, но и более открытой, чем многие другие отрасли

Уральский федеральный округ, принимавший форум в этом году, играет особую роль в атомной промышленности России: предприятия отрасли, расположенные на Урале, представляют собой кластер, в контуре городов которого живет 15% населения региона. Такую же особую роль в экономике региона играет госкорпорация «Рос­атом»: она развивает высокотехнологичные производства, работает над эффективностью, создает рабочие места. По соглашению Рос­атома с правительством Свердловской области только в этом году атомграды получат 900 млн рублей на строительство жилья, коммунальной инфраструктуры и прочее. В решение экологических проблем на Урале госкорпорация инвестировала более 24 млрд рублей.

В Свердловской области сконцентрированы одни из самых значимых предприятий российской атомной промышленности. Объем вырабатываемой Белоярской АЭС электроэнергии составляет около 10% от общего объема электроэнергии Свердловской энергосистемы. Крупнейшие в мире энергоблоки с реакторами на быстрых нейтронах — БН-600 и БН-800 по показателям надежности и безопасности без преувеличения входят в число лучших ядерных реакторов мира. Электрохимический комбинат (АО «УЭХК»), расположенный в Новоуральске, производит обогащенный гексафторид урана для атомных электростанций, выпускает изотопную продукцию. Одно из ведущих предприятий ядерного оружейного комплекса Росатома комбинат «Электрохимприбор» делает также товары для нефтегазового и электроэнергетического комплексов.

В конце ХХ века мировое сообщество заговорило не просто о экономическом развитии, а о развитии устойчивом, при котором вопросы окружающей среды и экономического роста неразрывно связаны. Такой подход обязывает предприятия отрасли вести и экологически эффективную деятельность.

Схема замкнутого ядерного топливного цикла Предполагается переработка ОЯТ ВВР и направление выделенного плутония и младших актинидов на выжигание в быстрых реакторах. Быстрый реактор не только вырабатывает 1200 МВт электроэнергии, но и производит ядерные материалы для изготовления топлива как для себя, так и для замещения уранового топлива для ВВЭР.

Есть базовый документ, на основе которого можно получать информацию о роли радиационного фактора по любому региону Российской Федерации — радиационно-гигиенический паспорт, который ежегодно издается за подписью главного санитарного врача Российской Федерации. В нем учтены все компоненты: природное воздействие, техногенное, медицинское. Как рассказал первый заместитель директора Института проблем безопасности развития атомной энергетики РАН по научной работе и координации перспективных разработок Рафаэль Арутюнян, доля природного облучения по Свердловской области — 80,3%, по Челябинской — 88,3%. Техногенное облучение: Свердловская — 0,06%, Челябинская — 0,02%. С медицинским облучением связано в Свердловской области — 19,4%, Челябинской — 10%. С облучением от глобальных радиационных выпадений и прошлых аварий — 0,17%, в регионах — 0,12% соответственно. Подобная картина повторяется по всем регионам из года в год. Более того, она одинакова не только у нас, но и во всем мире. Вывод: подавляющая часть дозы облучения связана с природным облучением. Зачастую это остается за кадром, когда у нас увлеченно обсуждается воздействие предприятий.

В 2013 году тогда главный санитарный врач РФ Геннадий Онищенко разослал циркулярное письмо, в котором указано: часть населения в Российской Федерации получает годовые дозы 20 — 30 миллизивертов в год. Есть уральские регионы, где доза достигает 50 мЗв/год, но связано это не с предприятиями, а с радоном. При таких дозах прямого вреда здоровью нет.

Для атомных станций санитарные нормы и правила сброса и выброса нормируются суммарно на уровне 100 мЗв/год как предел годовой дозы. То есть дозы от атомной станции находятся на уровне сотых-тысячных долей от природного фона. По этим данным, роль современной атомной энергетики в радиационном балансе Земли ничтожна.

Шесть Чернобылей на Урале

Но так было не всегда. Отдельное внимание форум уделил теме преодоления негативного советского ядерного наследия. С первых шагов становления отрасли вынужденные авральные темпы и задачи выполнения оборонных программ не позволяли одновременно обеспечивать безопасность окружающей среды: приоритет был другой. Поэтому к началу 2000-х перед предприятиями атомного кластера Уральского региона встал ряд острых нерешенных проблем. Например, значительные накопленные объемы жидких высокоактивных отходов — около 30 тыс. кубов. В этом же ряду разрушенные барьеры безопасности остановленных объектов, в частности пунктов хранения радиоактивных отходов. Особо критическая ситуация сложилась с Теченским каскадом водоемов, в котором находилось 350 млн кубов жидких радиоактивных отходов. Из 10 млн кв. метров загрязненных территорий отрасли, которые необходимо было реабилитировать в России, 95% приходилось на Уральский регион.

Ситуация осложнялась тем, что весь спектр проблем присутствовал практически на каждом из предприятий. Их устранение рассматривалось госкорпорацией как обязательное условие дальнейшего развития атомного энергопромышленного комплекса. В 2008 — 2015 годах Рос­атом провел масштабные системные действия в рамках федеральной целевой программы по обеспечению радиационной и экологической безопасности, в том числе в Уральском регионе. Об итогах рассказал заместитель директора по государственной политике в области обращения с радиоактивными отходами и отработанным ядерным топливом госкорпорации «Рос­атом» Александр Абрамов:

— Мы решали комплекс ресурсоемких экологических проблем, связанных с прежней оборонной деятельностью и отсутствием эффективной инфраструктуры на предприятиях для обеспечения безопасного обращения с радиоактивными отходами и отработавшим ядерным топливом. Преследовали задачу не только ликвидации радиационно опасных объектов и очистки территорий. Необходимы были технологии, которые обеспечивали бы при эксплуатации атомных объектов отсутствие негативных последствий радиационного воздействия на живую природу и население.

На территории Уральского региона реабилитировано 764 тыс. кв. метров радиационно загрязненных территорий. Подготовлены к выводу из эксплуатации 13 опасных объектов, ликвидированы семь. Созданы объекты переработки отходов мощностью более 20 тыс. куб. метров в год. Общий объем финансирования составил 24 млрд рублей.

Самая сложная ситуация сложилась с открытыми водоемами и хранилищами в зоне действия первенца атомной промышленности (создано в 1948 году) производственного объединения «Маяк» в Челябинской области, отмечает Александр Абрамов. Важнейший итог программы: ликвидирована акватория опасного водоема-хранилища озера Карачай, в котором хранилось 120 млн кюри, что, по мнению специалистов, эквивалентно шести Чернобылям. Открытая акватория водоема создавала угрозу прежде всего аэрозольного уноса, и такие прецеденты были: в 1967 году в результате оголения береговой кромки водоема и ветрового разноса оказалось загрязнено более 2 тыс. кв. км прилегающих территорий. На картах видно: кончик «хвоста» того разноса дотянулся аж до Талицы в Свердловской области.

Засыпка водоема началась в 1977 году. Главная опасность была связана с поднятием донных илов, в которых и накоплена наибольшая активность. Поэтому приходилось применять технологии, направленные на придавливание илов, создание водоотводящих экранов и каналов, собирающих атмосферные осадки. В настоящее время такая технология признана самой безопасной в мире и применяется на других водоемах. Сейчас акватория полностью закрыта. Отсыпанная территория мониторится с помощью 450 наблюдательных скважин.

Эксплуатация Теченского каскада водоемов подошла к критическим отметкам в 90-е годы, в период высокой водности. Самым сложным выдался 1997-й, когда приход в водоем составил полтора метра в высоту. Возникла опасность прорыва плотины, затопления 30 тыс. гектаров, шести населенных пунктов с 62 тыс. жителей. Отходы в Теченском низкой активности, но потенциальная опасность этого водоема-хранилища была высока.

Разработали комплекс мероприятий. Начали с двухкилометровой плотины. Это технологически сложный объект: в центральной части сделали гидравлический замок из слабопроницаемых грунтов, стену в грунте усилили металлическими шпунтами на глубину до 13,5 метра. Создали систему мониторинга из 33 наблюдательных скважин. На данный момент эксперты считают, что устойчивость плотины к любым воздействиям не вызывает сомнений. Другие инженерные сооружения: установки по переработке радиоактивных отходов, пороги-регуляторы, которые позволили отводить в год до 5,5 млн куб. метров каскада озер. В итоге отметки водоема снижены на 1,2 метра.
 
Одна из больших задач, выполненная в рамках программы, — разработка стратегии перевода каскада в экологически безопасное состояние несмотря на сохраняющиеся уровни сбросов. Пока это искусственное море площадью в одну десятую Екатеринбурга. Через 50 лет станут безопасными его радиоактивные воды, через 100 — 150 лет — илы, где-то к 2200 году водоем станет обычным. Такое же самоочищение пройдет и по известной всем реке Тече.

Помимо федеральной целевой были и специальные экологические программы. Так, постановление 1996 года ограничило ввозчиков отработавшего ядерного топлива и заставило заниматься экологией в регионах, где производится его переработка. Реабилитированы загрязненные участки поймы Течи в пределах сел Муслюмово и Брадакалмак, жители переселены в новый поселок — Новомуслюмово. Реабилитирована территория села Русская Теча, завершаются работы в Нижнепетропавловском. Радиационный фон в селах теперь не превышает многолетние среднегодовые значения по территории Челябинской области. С 2010 по 2014 год на это было выделено более 1,5 млрд рублей.

Неизбежное будущее

Федеральная программа номер один закончена в 2015 году, но работы получили логическое продолжение, вторая часть программы действует до 2030 года. В Уральском округе это прежде всего продолжение работ по комплексному решению проблемы отработавшего топлива первых двух отработавших блоков АМБ на БАЭС. В рамках предыдущей программы выполнен пусковой комплекс на «Маяке» для приема топлива. В прошлом году отрабатывали транспортно-технологическую схему доставки топлива с Белоярки на «Маяк», осенью начнут постепенную перегрузку. В течение программы все это топливо будет переработано.

Для населения Челябинской области значимую опасность представляет водоем Старое болото при «Маяке» — там накоплено около 2 млн кюри. Технология будет применяться та же, что и на уже реабилитированных водоемах, работы планируются на 2021 — 2025 годы.
 
После выхода федерального закона об обращении с радиоактивными отходами было четко юридически установлено: все отходы, находящиеся на территории РФ, должны быть безопасно переработаны и захоронены. На Урале проведена первичная регистрация: в основном имеющиеся 110 объектов хранения радиоактивных отходов — это наследие атомных военных программ. Из них 93 объекта отнесены к удаляемым: радиоактивные отходы из них должны быть извлечены, переработаны и к 2030 году захоронены. Также будет захоронено 83% радиоактивных отходов от вывода из эксплуатации объектов, включенных в действующую федеральную целевую программу. Работы по выводу из эксплуатации затронут 13 объектов на территории УрФО: они уже начаты на «Маяке», планируются в Снежинске и на Уральском элект­рохимическом комбинате.

Всего по РФ до 2030 года Росатом планирует полностью захоронить 227 тыс. куб. метров радиоактивных доходов, реабилитировать 1 млн 700 тыс. кв. метров загрязненных территорий, создать установки переработки отходов общей мощностью на 206 тыс. кв. метров, полностью переработать отработавшее топливо старых блоков, вывести из эксплуатации 31 ядерно-радиационно опасный объект.

Госкорпорация понимает, что при сменившихся приоритетах развития общества экологическая эффективность производства стала важным фактором конкурентной борьбы и достижения успеха на рынке. Поэтому внедрение новых технологических решений, развитие производственной инфраструктуры с учетом международных стандартов в области охраны окружающей среды и снижение радиационно активной нагрузки на население — неизбежное будущее.

Замкнем цикл

Большой интерес у участников форума вызвала концепция развития атомной энергетики России в ХХI столетии на основе двухкомпонентной ядерной энергетической системы с реакторами двух типов: ВВР и БН в замкнутом ядерном топливном цикле, о которой сообщил Михаил Баканов, руководитель проектного офиса «Новая платформа» АО Концерн «Росэнергоатом». Создание такой системы обеспечит отрасли серьезное снижение радиоактивных отходов.

Концерн — крупнейшее предприятие электроэнергетической отрасли России, которое эксплуатирует все атомные станции в стране. В его состав входит десять АЭС, на которых эксплуатируется 35 энергоблоков установленной суммарной мощностью 27,9 ГВт, производящих электрическую и тепловую энергию. За последние два года пущены новый энергоблок № 3 ВВЭР-1000 на Ростовской АЭС и энергоблок № 4 БН-800 на Белоярской АЭС. В этом году введен в эксплуатацию и вышел на 100% номинальной мощности энергоблок № 6 на Нововоронежской АЭС, первый в мире атомный блок поколения «3+» реактором ВВЭР-1200. В госкорпорации «Росатом» считают, что это событие мирового масштаба. Энергоблок имеет улучшенные технико-экономические показатели, обеспечивающие абсолютную безопасность и полностью соответствующие постфукусимским требованиям МАГАТЭ. Главная его особенность — использование дополнительных пассивных систем безопасности, не требующих вмешательства персонала АЭС.
 
Сегодня более 95% реакторного парка в России составляют АЭС с ВВЭР (водоохлаждаемыми реакторами, так называемыми водо-водяными): 18 энергоблоков с реакторами типа ВВЭР (из них 12 — ВВЭР-1000, один — ВВЭР-1200 и пять ВВЭР-440 различных модификаций); 15 энергоблоков с канальными реакторами (11 энергоблоков с реакторами типа РБМК-1000 и четыре с реакторами типа ЭГП-6); два энергоблока с реакторами на быстрых нейтронах с нат­риевым охлаждением (БН-600 и БН-800).

Энергетическая стратегия Росэнергоатома до 2035 года предполагает сохранение доли атомной энергии в общей выработке на уровне 18,3%, при этом установленная мощность АЭС может достигнуть 38 ГВт. С учетом выбывания из эксплуатации ректоров РБМК основу парка в ближайшее время будут составлять реакторы ВВЭР.

В программе развития атомной энергетики России предусмотрено создание двухкомпонентной ядерной энергетической системы на основе реакторов двух типов: ВВЭР и БН. Технология ВВЭР отработана и вполне надежна, хотя и требует дальнейшего улучшения экономических показателей. По крайней мере, до конца этого века АЭС с ВВЭР будут определять облик атомной энергетики страны. Основой второй составляющей двухкомпонентной атомной энергетики должны стать усовершенствованные энергоблоки с реакторной установкой БН-1200-Н. Блоки создадут плутониево-топливную составляющую для ВВЭР. Правительством РФ в прошлом году утверждена схема размещения энергоблоков АЭС до 2035 года, в которой в числе прочего предусмотрено сооружение трех энергоблоков БН-1200 — на белоярской и южноуральской площадках. То есть БН будет пять, и все — на Урале.

Фактически началом формирования двухкомпонентной ядерно-энергетической системы стал ввод в эксплуатацию БН-800 на БАЭС в прошлом году и использование в перспективе в нем МОКС-топлива. Перспектива — сооружение блока БН-1200 как головного коммерческого быстрого реактора. Технология БН готова к промышленному освоению. С пуском БН-800 и положительным более чем 35-летним опытом эксплуатации БН-600 создана основа для отработки опытно-промышленных технологий замыкания ядерного топливного цикла. Главное теперь — получить МОКС-топливо, с формой выпуска которого в отрасли была небольшая технологическая заминка.

Заметим, что Россия занимает лидирующую позицию в мире в технологии быстрых реакторов с натриевым теплоносителем и имеет серьезный потенциал для укрепления этой позиции. Суммарная отработка этой технологии у нас в стране — более 150 реакторных лет, начиная с конца 50-х годов. В мире далеко не все попытки освоения технологии были удачными. Занимались многие страны: Великобритания, Франция, Германия, США, Япония, сейчас Индия и Китай. По сравнению с нами они еще в пеленках. Последовательное успешное освоение быстрой натриевой технологии в нашей стране позволяет считать ее отработанной и готовой к коммерческому использованию.

Главную тему Росатома — замыкания ядерного топливного цикла — продолжил и развил главный эколог проектного направления «Прорыв» госкорпорации «Рос­атом» академик РАН Рудольф Алексахин. Он рассказал о федеральной целевой программе «Ядерные энерготехнологии нового поколения на период 2010 — 2015 годов и на перспективу до 2020 года». Собственно проект «Прорыв» и ставит целью замыкание ядерного топливного цикла. Основной объект, сооружаемый в рамках этого проекта в Северске, — опытно-демонстрационный энергокомплекс с быстрым реактором БРЕСТ. Три его принципиальные особенности: использование свинца в качестве теплоносителя, использование нитридного топлива, пристанционный топливный цикл (переработка ОЯТ прямо на площадке станции). Такой подход кардинально решит основную проблему безопасности АЭС — исключение аварий, требующих эвакуации населения и отчуждения значительных территорий. К тому же пристанционный топливный цикл снизит потенциальную опасность воздействия на окружающую среду и население на стадиях добычи и обогащения топлива, транспортировки ядерных материалов и захоронения радиоактивных отходов. И это далеко не все плюсы проекта.

На подобных мероприятиях всегда существует опасность того, что спикеры выступят со своими докладами, а диалог так и не состоится. Форум в Екатеринбурге показал: на деле «самая закрытая» атомная отрасль теперь уже более открыта, чем многие другие. В результате дискуссии с некоторыми оговорками были поддержаны большинство предложений общественности, в том числе: размещение годового плана проведения общественных слушаний на сайтах самого Росатома и его предприятий, размещение на сайте госкорпорации всех документов, включая окончательные версии.

Дополнительные материалы: