Чем будут топить «атомную печку»?

Источник материала:

10:06, Юрий Воронежцев, www.ucpb.org — АЭС в Беларуси

Предположим, случилось невероятное. Найдено несколько миллиардов долларов в условиях экономического кризиса.

Удалось нанять тысячи высококлассных строителей, из соседних стран переманили высокими зарплатами специалистов-атомщиков. Запускаем в 2016 году первый реактор белорусской АЭС имени…

Но как будет работать построенная за счет всех белорусов ядерная установка, цена которой просто непомерна для нашей небогатой страны? Где мы купим топливо, куда отвезем отходы, какими словами будут наши внуки вспоминать нас, демонтируя через 40 лет радиоактивного монстра и ломая голову над тем, куда деть сотни тысяч тонн фонящего «подарочка» от предков?

Давайте попробуем разобраться, как говорится, по пунктам. И начнем с топлива для АЭС. Официальная пропаганда с легкостью манипулирует понятием «атомное топливо», давая понять, что оно дешево, мобильно и доступно. Почти так же, как сушняк в лесу или торф в приколхозном болоте. Так ли это? Даст ли нам новые энергетические перспективы переход на ядерные «дрова» вместо надоевших и периодически дорожающих углеводородов?

Что такое топливо для АЭС

Не будем вдаваться в подробности, интересные только специалистам, и попытаемся максимально упростить проблему до уровня широкого понимания даже регулярными зрителями пропагандистских программ БТ. Хотя производство это настолько сложно, что рассказать слишком просто об этой технологии вряд ли удастся.

Вначале добывают урановую руду. Этим очень опасным для окружающей среды делом занимаются около двух десятков стран. Пятерка лидеров – Канада (29,2 % мировой добычи), Австралия (21,2 %) Казахстан (9,2%), Россия (8,8%), Нигер(8,7%).

Добытую руду концентрируют. После дробления перемолотую руду растворяют в химическом растворе, затем осажденную концентрированную соль урана высушивают до получения сухого уранового порошка (yellowcake — "желтый кек"). Следующий стадией технологической цепочки является аффинаж (химическая очистка от примесей). Ее продуктом являются чистые оксиды урана, которые направляются на конверсию (фторирование). Полученный гексафторид урана (UF 6) транспортируется в специальных контейнерах на обогатительный комбинат для изотопного обогащения по урану-235. После этого обогащенный уран переводится в форму чистого диоксида, а затем с использованием методов порошковой металлургии из него получают топливные таблетки. Последний стадией производства топлива является упаковка топливных таблеток в ТВЭЛы. Сложно? Ну что делать, это вам не газ или нефть из-под земли качать или ветряки строить!

Конструкция и размеры ТВЭЛов для реакторов разных типов различаются. ТВЭЛлы основного российского энергетического реактора ВВЭР-1000 имеют длину более 3,5 м при диаметре 9,1 мм. Их оболочка выполнена из циркониевого сплава, а расщепляющийся материал представляет собой таблетки спеченного диоксида с обогащением 1,6–5% и массой урана более 1,5 кг на один ТВЭЛ. ТВЭЛы вместе с некоторыми другими функциональными элементами реактора конструктивно объединены в тепловыделяющую сборку (ТВС). Для придания жесткости конструкции, подачи теплоносителя и проведения операций по загрузке и замене топлива ТВС снабжена дополнительными элементами (дистанцирующие решетки, хвостовик, головка и т.д.). Общая загрузка активной зоны включает: для реактора ВВЭР-1000 – примерно 80 тонн топливного диоксида урана, для РБМК-1000 – около 220 тонн. Замечу, что первый тип – это примерно то, что собираются строить у нас с дополнительными малосущественными «прибамбасами», а второй – то, что взорвалось в 1986 году в Чернобыле.

Где взять атомное топливо?

Количество стран, производящих ТВЭЛы, можно пересчитать на пальцах одной руки. И все они – члены пресловутого «атомного клуба». Ведь атомная энергетика – это побочная и не слишком удачная дочь атомной же гонки вооружений. По ряду причин поставить тепловыделяющие сборки из этого небольшого набора продавцов нам сможет только Россия.

И дело не только в политических проблемах нашей страны. Уран не продается на открытом рынке, как другие сырьевые товары. Покупатели и продавцы заключают в основном долгосрочные двусторонние контракты, которые жестко контролируются правительствами соответствующих стран. Ценовые котировки независимого рынка, где продается только незначительная часть, публикуют агентства Ux Consulting и TradeTech.

Самим закупать урановую руду и пытаться обогащать мы не сможем в силу технологической сложности этого процесса (смотри выше), а также явного и неявного запрета на подобное производство со стороны ведущих стран мира. Иран упорно пытается им заняться, но как бы дело не дошло до бомбежек его ядерных центров.

Еще одной причиной почти стопроцентной гарантии того, что топливо будет именно российское, является то обстоятельство, что каждый тип реактора рассчитан на работу с тепловыделяющими сборками, отличающимися друг от друга не только общей конструкцией и геометрическими размерами, но и параметрами топлива, температурными и прочностными характеристиками и др. Например, сборки российских водо-водяных реакторов под давлением (ВВЭР) имеют шестигранное сечение, а большинства иностранных реакторов такого же типа (PWR – Pressurized Water Reactor) - квадратное. Даже в каждый конкретный реактор загружаются ТВС с различной степенью обогащения по урану-235. Это делается для обеспечения оптимального режима эксплуатации реактора.

К примеру, была попытка использовать на российских реакторах ВВЭР тепловыделяющие сборки ТВС-W — производства "Вестингауз" (Westinghouse). Они эпизодически поставлялись на АЭС "Ловииза" Финляндия, "Темелин" Чехия и на Южно-Украинскую АЭС. После больших проблем с плотностью и надёжностью (отказ 51 шт. ТВС из 61 шт. в 2007 г. на АЭС Темелин) от этих экспериментов отказались.

Запасов создать не удастся

Даже дорогой уран заканчивается через несколько десятков лет.

Бесспорно, топливная составляющая в общих эксплуатационных расхода АЭС ниже, чем на электростанциях, работающих на углеводородах. Достаточно привезти несколько вагонов ТВС вместо десятков эшелонов с мазутом или углем. Но эта ситуация – на вчерашний день. Углеводороды дешевеют, а уран?

По данным консалтинговой компании TradeTech и агентства Ux Consulting, цена урана на непрерывно увеличивалась, начиная с 2000 года, когда фунт урана стоил всего 7 долларов. К лету 2007 года на рынке был зафиксирован максимум ($136-138 за фунт). Цены выросли в 20 раз!

К тому же стремительно дорожающее топливо довольно скоро закончится. Известные мировые ресурсы урана составляют около 4.6 млн.тонн. Потребление на сегодня - около 72 тыс тонн в год. Накиньте процентов 25 роста годовой потребности за счет Индии, Китая, Тайваня, России, Ирана. Пакистана, Румынии, Японии и Финляндии, которые сподобились строить реакторы. Считайте. 40 лет - максимум того, на что могут рассчитывать стойкие приверженцы атомной энергетики. Эксперты – оптимисты дают 55 лет.

Есть более бедные руды. Их, конечно, тоже можно разрабатывать, но тогда стоимость урана перевалит за 150 долларов за фунт, а с учетом необходимости преодоления катастрофических экологических последствий добычи бедных руд уран по стоимости приблизится к серебру. Рентабельнее будет топить топки ассигнациями. Сейчас, правда, используют урановые накопления, оставшиеся со времен ядерного противостояния, но их хватит лишь лет на 10.

А вот как Россия собирается брать нас на ядерное довольствие, когда при общей добыче 3,3 тыс. тонн, ее собственные станции и экспортные поставки по долгосрочным контрактам требуют ежегодно почти 20 тыс. тонн, не понятно. Это напоминает блеф чистой воды. Похоже, запасы ТВЭЛов подобно запасам дров в сарае (а именно так представляет наши радужные перспективы официальная пропаганда) создать в этой ситуации не удастся.

Таким образом, с топливом для долгожданной АЭС вырисовывается картина, которая, увы, никак не может нас порадовать: оно дорого, поставляться будет только одной компанией, его мало. А уровень энергетической зависимости Беларуси повысится от состояния короткого и прочного углеводородного поводка до крюка под ребро и цепи. Циркониевой.

Юрий Воронежцев -- физик, кандидат технических наук, ответственный секретарь Комиссии Верховного Совета СССР по рассмотрению причин аварии на Чернобыльской АЭС и оценке действий должностных лиц в послеаварийный период.