Когда в 1950-х годах Советский Союз начал строить первую атомную электростанцию, мало кто представлял, насколько она изменит жизнь людей, промышленность, науку и медицину. В наши дни атомные технологии дают не только экологичный и безопасный источник электроэнергии, но позволяют покорять безлюдные территории вечной мерзлоты, осваивать космос и спасать жизни миллионов людей.
Вот почему эта отрасль имеет исключительное значение для России.
СЕКРЕТНЫЙ ЗАВОД
Советская атомная промышленность ведет отсчет своего рождения от 20 августа 1945 года, когда Государственный комитет обороны СССР принял решение о создании Первого Главного Управления для руководства всеми работами по урану. Причем еще до начала испытаний атомной бомбы советские ученые задумались о мирном применении атомной энергии и начали исследовать возможность строительства электростанции на ядерном топливе.
Строительство началось в 1950 году под Москвой в условиях строжайшей секретности, чтобы не привлекать внимание потенциальных противников.
По словам руководителя музейной группы отраслевого мемориального комплекса «Первая в мире АЭС» Инны Мохиревой, Сталин выделил на проект всего год, как и на другие стратегические объекты. Но даже четыре года, за которые построили Обнинскую АЭС — рекордный срок, так как опыта строительства подобных сооружений ни у кого в мире не было. При этом аналогичные разработки велись и в США — в 1951-м в городе Арко штата Айдахо создали исследовательский реактор EBR-I, вырабатывающий всего 800 ватт электроэнергии. Лабораторный опыт позволил зажечь несколько лампочек.
«Все понимали, что подобные разработки интересуют конкурентов с Запада, поэтому здания станции и лаборатории возводились по типу гражданской застройки, в стиле сталинского ампира, чтобы не привлекать внимание с воздуха», — Инна Мохирева.
Привлеченным для строительства осужденным говорили, что они копают котлован под некий «секретный завод». Интересно, что параллельно со строительством АЭС в Москве возводили главный корпус МГУ, и власти отдали приоритет объекту в Обнинске, поэтому часть строителей перебросили в Калужскую область.
В результате спустя четыре года — в мае 1954 года — был запущен реактор, а в июне того же года Обнинская атомная электростанция дала первый промышленный ток в систему Мосэнерго, открыв дорогу использованию атомной энергии в мирных целях. Однако с мощностью в 5 мегаватт она не играла серьезной роли в энергообеспечении страны. Пуск первой в мире АЭС, подключенной к электросети, был стратегической задачей и впоследствии она стала базой для новейших разработок.
ЭНЕРГИЯ РАСПАДА ЯДРА
В основе работы обычного ядерного реактора лежит выделение энергии при распаде радиоактивных изотопов — как правило, урана. Высвобождающиеся при распаде ядер нейтроны запускают цепной механизм реакций в соседних атомах, что обеспечивает поддержание непрерывной работы установки.
Первый в истории ядерный взрыв был произведен летом 1945 году в пустыне Аламогордо в США.
Спустя четыре года атомную бомбу на Семипалатинском полигоне впервые испытал СССР.
Советский Союз, разрушенный войной, не жалел ресурсов и денег на «Изделие 501», потому что после американской атомной бомбардировки японских городов Хиросима и Нагасаки встал вопрос о безопасности нашей страны. Первый план удара по СССР «Пинчер» (клещи) появился в 1946 году и предполагал сброс 50 атомных бомб на 20 советских городов. Для проведения ядерных исследований и их реализации привлекались специалисты из послевоенной Германии. При этом в США не ожидали, что в СССР атомная бомба появится так скоро — по их оценкам, Советский Союз должен был обзавестись ядерным оружием не раньше 1952 года.
Только после решения оборонных задач, советские ученые получили возможность использовать ядерные технологии в мирных целях. Наиболее перспективным применение ядерных технологий считается в электроэнергетике, где мирный атом обеспечивает доступ к практически универсальному источнику энергии. Важнейшим условием развития таких технологий является безопасность.
«Лично я убежден в том, что человечество нуждается в ядерной энергии. Она должна развиваться, но при абсолютных гарантиях безопасности», — говорил академик Андрей Сахаров.
ОТ БОМБЫ К РЕАКТОРУ
Ядерные реакторы, применяемые в атомных электростанциях, устроены намного сложнее атомных бомб. Основой атомной станции является реактор, куда загружают ядерное топливо и где протекает управляемая цепная реакция. Как правило используют обогащенный уран (с повышенным содержанием изотопа уран-235), который делится медленными (тепловыми) нейтронами. Выделяемое в результате тепло отводится из активной зоны реактора теплоносителем, чаще всего водой или жидким металлом, как в реакторах на быстрых нейтронах. Эта тепловая энергия используется для получения водяного пара в парогенераторе, после чего через парогенератор преобразуется в электроэнергию.
АЭС стали идеальной альтернативой газовым и угольным станциям, так как при их работе в атмосферу не выбрасывается CO2. В целом, при соблюдении технологии строительства и эксплуатации влияние АЭС на окружающую среду значительно меньше, чем других технологических объектов. К примеру, из 1 килограмма урана можно получить 620 тысяч киловатт-часов электроэнергии, что в 88 тысяч раз больше, чем при сжигании угля.
Первый в мире атомный реактор, в котором была осуществлена самоподдерживающаяся ядерная реакция, заработал в 1942 году в США. Эта установка позволила ученым приступить к реализации «Манхэттенского проекта», в ходе которого Соединенные Штаты создали свои первые атомные бомбы.
Однако приоритет в развитии гражданских атомных реакторов принадлежал Советскому Союзу.
Одновременно с испытаниями бомбы в СССР начались работы по созданию первой в мире АЭС. Обнинская станция проработала 48 лет, а основную роль в реализации проекта играл советский физик Игорь Курчатов. Обнинская АЭС заложила основы ядерной энергетики в России. «С легким паром!» — сказали на пуске этой гражданской электростанции академики Игорь Курчатов и Анатолий Александров, одни из организаторов атомной науки в Советском Союзе.
Затем СССР начал масштабную программу строительства АЭС по всей стране и за рубежом. В октябре 1966 года была введена в эксплуатацию первая такая станция — в городе Райнсберг, ГДР. В 1970-х — начале 1980-х годов производственные объединения «Атомэнергоэкспорт» и «Зарубежатомэнергострой» вели строительство АЭС в Болгарии, Финляндии, Чехословакии, Венгрии, на Кубе и в других странах.
Однако в 1990-х отрасль стагнировала, некоторые из этих проектов заморозили или закрыли, и после распада СССР в России осталось 80 процентов всех АЭС Советского Союза — девять атомных электростанций из пятнадцати с 28 энергоблоками.
Рост возобновился в 2000-х годах. Так, в 2001 году состоялся физический пуск первого энергоблока Ростовской АЭС. Впоследствии на электростанции были запущены еще три энергоблока. К настоящему времени Ростовская АЭС — одна из крупнейших атомных электростанций России, обеспечивающая около половины электрогенерации на юге страны.
НА САМООБЕСПЕЧЕНИИ
С момента появления АМ-1 на Обнинской АЭС сменилось три поколения реакторов и отрасль ушла далеко вперед. Следующим большим шагом станет переход к реакторам на быстрых нейтронах. Помимо того, что они работают с другой топливной смесью, они еще способны нарабатывать ядерные материалы и дожигать высокоактивные отходы. В таком атомном реакторе нет привычных замедлителей, а в качестве теплоносителя используется жидкий металл.
Основным преимуществом реакторов на быстрых нейтронах является возможность перехода на замкнутый цикл использования ядерного топлива. В итоге их можно использовать не только для электроснабжения, но и для получения нового ядерного топлива, что существенно расширяет топливную базу ядерной энергетики.
В России первый исследовательский ядерный реактор на быстрых нейтронах БР-1 заработал в 1955 году в том же Обнинске. Это позволило уже спустя год провести первую в Европе цепную реакцию деления плутония на быстрых нейтронах, а также продемонстрировать возможность расширенного воспроизводства ядерного топлива. БР-1 работает и по сей день, его используют в метрологических целях как источник нейтронов и гамма-лучей.
В области реакторов на быстрых нейтронах Россия занимает лидирующее положение не только по их числу, но и по практическому внедрению таких установок. Так, на Белоярской АЭС работают единственные в мире промышленные реакторы на быстрых нейтронах БН-600 и БН-800. В нескольких странах работают лишь исследовательские установки.
В 2022 году планируется обеспечить эксплуатацию реактора на быстрых нейтронах (реактор БН-800) с использованием исключительно МОКС-топлива. Сырьем для его производства выступит оксид плутония, наработанный в энергетических реакторах, и оксид обедненного урана, полученный путем обесфторивания гексафторида обедненного урана (ОГФУ), что станет наглядной демонстрацией замыкания ядерного топливного цикла.
УНИВЕРСАЛЬНАЯ СТАНЦИЯ
Число действующих ядерных энергоблоков в мире составляет 441. Более половины всей вырабатываемой в мире на АЭС электроэнергии приходится на Соединенные Штаты и Францию. В России на десяти атомных электростанциях генерируется почти 20 процентов всей электроэнергии страны. Причем в европейской части страны этот показатель составляет 40 процентов, а суммарная мощность всех 38 энергоблоков российских АЭС превышает 30 гигаватт (30 миллиардов ватт). Еще три энергоблока АЭС строятся.
В 2019 году российскими АЭС был установлен новый рекорд по выработке электроэнергии — более 208,7 миллиарда киловатт-часов.
Почти половину этого показателя обеспечили Ростовская, Калининская и Балаковская АЭС. Еще раньше, в 2016 году, Россия первой в мире ввела в эксплуатацию энергоблок поколения 3+ на Нововоронежской АЭС-2. Это стало одним из важнейших событий года в сфере атомной энергетики.
«Россия — первая, кто построил такой блок. Таким образом, НВАЭС-2 становится референтной для всех, потому что большая часть наших покупателей, собственно, на вопрос: „А что вы хотите купить?“ — говорят: „Вот такое же. Сделайте нам такое же, как у себя“. Что ж, прекрасно», — заявлял председатель Наблюдательного совета Госкорпорации «Росатом» Сергей Кириенко.
Постоянное совершенствование и полный цикл обслуживания помогают России продвигать собственные ядерные технологии на международный рынок. Россия выполняет заказы на строительство 36 блоков от иностранных партнеров, среди которых Китай, Индия, Бангладеш, Белоруссия, Финляндия, Венгрия и Египет. Строительство АЭС за рубежом позволяет загрузить предприятия госкорпорации внутри страны.
СЕВЕРНЫЙ АТОМ
Развитие атомной энергетики в России происходит параллельно с освоением Севера. Для замены угольной Чаунской ТЭЦ и Билибинской АЭС — единственной атомной станции, расположенной в зоне вечной мерзлоты — в России создали уникальный проект плавучей атомной электростанции (ПАТЭС).
ПАТЭС «Академик Ломоносов» проекта 20870 с водо-водяным реактором КЛТ-40С ввели в промышленную эксплуатацию в мае 2020 года. В настоящее время ПАТЭС находится в порту города Певек на Чукотке и является самой северной АЭС в мире.
Такой формат АЭС выглядит самым привлекательным для многих стран мира, так как крупные и мощные блоки АЭС, которые сейчас строит «Росатом», для них избыточны. И проект ПАТЭС может стать референтным на рынке АЭС малой и средней мощности.
Электростанция способна обеспечить теплом, электричеством и пресной водой до 100 тысяч человек, а ее срок службы — 35-40 лет. Для персонала (около 70 человек) на «Академике Ломоносове» созданы самые комфортные условия: в распоряжении сотрудников плавучей АЭС имеются спортивный комплекс, библиотека и салон отдыха.
«Это — один из главных результатов. Он крайне важен для нас как подтверждение на деле нашего лидерства в реакторных технологиях. Он важен и для всего всемирного технологического ландшафта атомной энергетики, потому что это то, о чем сейчас говорят практически все страны — и обладающие ядерными технологиями, и новички. Наши реакторы, которые работают на плавучей станции, имеют очень большие референции в двигательных установках, судовых установках. Вот в этом очень большой вектор развития всей будущей атомной энергетики», — сказал об «Академике Ломоносове» гендиректор «Росатома» Алексей Лихачев.
За 70 лет своего развития атомная энергетика прошла огромный путь. Сейчас на атомные электростанции (АЭС) приходится до десятой части вырабатываемой на планете электроэнергии, а к середине века этот показатель может удвоиться.
Россия обладает одними из самых конкурентных атомных технологий на планете и способна обеспечить весь цикл производства АЭС, начиная от добычи топлива и заканчивая обслуживанием станций. Лидерство России признается и Соединенными Штатами.
«На рынках ядерных материалов и технологий господствует Россия, — говорится в докладе Минэнергетики США. — Россия усиливает экономическое и внешнеполитическое влияние по всему миру, располагая зарубежными заказами на реакторы на сумму 133 миллиарда долларов».
С постоянным ростом населения Земли все сильнее будет ощущаться нехватка электроэнергии. Уже сейчас, по данным ООН, 20 процентов мирового населения не имеет доступ к электричеству, и для решения этой проблемы необходим экологичный и доступный источник. Чтобы покрыть эту потребность не хватит никаких ветряков и солнечных панелей, а углеродная энергетика загрязняет окружающую среду и лишь усугубляет проблему глобального потепления. Тем временем атомная отрасль движется к возобновляемым и безопасным ресурсам, что позволит стать АЭС не просто одним из источников энергии, а самым эффективным и безопасным.
https://atom75.lenta.ru/
