Vývoj jaderných technologií. Jaderná technologie je v Rusku garantem stabilního rozvoje

FEDERÁLNÍ AGENTURA PRO VZDĚLÁVÁNÍ

MOSKVA INŽENÝRSTVÍ FYZIKÁLNÍ INSTITUT (STÁTNÍ UNIVERZITA)

V.A. Apse A.N. Šmelev

Pro vysokoškoláky

Moskva 2008

UDC 621.039.5(075) BBK 31.46ya7 A77

Apse V.A., Shmelev A.N. Jaderné technologie: Tutorial. M.:

MEPhI, 2008. – 128 s.

Je uveden stručný popis hlavních technologií moderního jaderného palivového cyklu: od těžby uranové rudy po likvidaci radioaktivního odpadu. Hlavní pozornost je věnována základním principům zakotveným v jednotlivých technologiích, popisu použitého zařízení a podmínkám pro realizaci technologického procesu. Je uvedena analýza významu každé technologie pro zachování režimu nešíření jaderných zbraní.

Příručka je určena studentům se specializací v oblasti účetnictví, kontroly jaderných materiálů a fyzické ochrany jaderných nebezpečných zařízení, pro metodickou podporu magisterského vzdělávacího programu „FZU a K NM“ ve směru „Technická fyzika“, školení o fyzici inženýři ve specializaci 651000 ve směru "Jaderná fyzika a technologie" "a budoucí specialisté na jaderný palivový cyklus.

Manuál byl zpracován v rámci Inovativního vzdělávacího programu.

Recenzent: Dr. Phys.-Math. Vědy Yu.E. Titarenko

ISBN 978-5-7262-1031-5 © Moskevský institut inženýrské fyziky (Státní univerzita), 2008

ÚVOD

Předmětem kurzu jsou jaderné technologie, neboli technologie pro nakládání s jadernými materiály (NM), které obvykle zahrnují ty látky, bez kterých nelze zahájit a provést dvě samoudržující jaderné reakce, doprovázené uvolněním velkého množství energie. .

1. Řetězová reakce štěpení jader těžkých izotopů.

Například, když je izotop 235 U štěpen neutrony, vytvoří se dva štěpné produkty, 2–3 neutrony schopné pokračovat v reakci a uvolní se přibližně 200 MeV tepelné energie:

235 U + n → PD1 + PD2 + (2–3)n + 200 MeV.

Mezi jaderné materiály proto patří izotopy uranu a thoria (z přírodních prvků), izotopy umělých transuranových prvků (hlavně plutonium, dále izotopy Np, Am, Cm, Bk Cf). Patří sem také 233 U, umělý izotop uranu, který lze získat neutronovým ozařováním thoria.

2. Reakce termojaderné fúze jader lehkých izotopů.

Například, když deuterium a tritium interagují, vytvoří se jádra helia a neutrony a uvolní se přibližně 21 MeV tepelné energie:

D + T → 4 He + n + 21 MeV.

Mezi jaderné izotopy proto patří izotopy vodíku: deuterium a tritium. Přírodní vodík obsahuje 0,015 % deuteria. Tritium se v přírodním vodíku nenachází kvůli jeho rychlému rozpadu (poločas T1/2 = 12,3 g). Těžká voda (D2 O) a lithium jsou také klasifikovány jako jaderné materiály, protože izotop lithia 6 Li je schopen intenzivně produkovat tritium v ​​reakci 6 Li(n,α )T. Průřez pro (n,α) reakci 6 Li pro tepelné neutrony je 940 barnů. Obsah 6 Li v přírodním lithiu –

Mezi NM tedy patří:

1) zdroj NM – uranové a thoriové rudy, přírodní uran

A thorium, ochuzený uran (uran se sníženým obsahem 235 U);

2) speciální jaderné materiály – obohacený uran (uran se zvýšeným obsahem 235 U), plutonium libovolného izotopového složení a 233 U;

3) transuranové prvky (Np, Am, Cm, Bk, Cf);

4) těžká voda, deuterium, tritium, lithium.

První tři kategorie jaderných materiálů jsou spojeny s jadernou energií založenou na štěpné reakci těžkých jader neutrony a čtvrtá – s termonukleární reakcí lehkých izotopů. Vzhledem k tomu, že tvorba elektráren na základě této reakce zůstává nevyřešeným problémem, bude kurz zaměřen na technologie založené na jaderných materiálech prvních tří kategorií.

Jaderné technologie zahrnují technologie pro výrobu jaderných materiálů, jejich skladování, využití, přepravu, zpracování, případné opětovné použití regenerovaných jaderných materiálů nebo jejich zneškodnění, pokud další využití není možné.

Velká pozornost bude v kurzu věnována propojení jaderných technologií s problematikou bezpečného nakládání s jadernými materiály. Termín „bezpečnost“ ve vztahu k jaderným materiálům lze použít v širokém smyslu, včetně radiační bezpečnosti, jaderné bezpečnosti a bezpečnosti týkající se šíření jaderných zbraní.

Pod radiační bezpečností se týká ochrany před škodlivými faktory přímého vystavení všem typům ionizujícího záření.

Pod jaderná bezpečnost se rozumí zabránění kritickému stavu systému obsahujícího NM, tzn. zabránění vzniku samoudržující štěpné řetězové reakce. Porušení jaderné bezpečnosti by mohlo mít za následek jaderný výbuch, tepelný výbuch nebo minimálně propuknutí radiace a nadměrné ozáření personálu.

V rámci bezpečnosti ve vztahu k šíření jaderných materiálů,

je vyžadováno zabezpečení proti krádeži jaderných materiálů za účelem výroby jaderných výbušných zařízení nebo radiologických zbraní. MAAE v současnosti pro tento typ bezpečnosti používá termín „jaderné zabezpečení“, na rozdíl od termínu „jaderná bezpečnost“, který odkazuje na výše uvedenou jadernou bezpečnost.

Hlavním zaměřením tohoto kurzu bude popis jaderných technologií a jejich analýza z hlediska zajištění ne

distribuce jaderných materiálů, tzn. z hlediska jaderné bezpečnosti. Nešíření jaderných materiálů lze zaručit, pokud se při práci s nimi vytvoří takové podmínky, že krádež a použití jaderných materiálů k nelegálním účelům se stanou tak obtížnými a nebezpečnými a riziko odhalení takového jednání je tak vysoké, že potenciální narušitelé by byli nuceni opustit své záměry.

To znamená, že jaderné technologie musí být vybaveny takovým systémem fyzické ochrany, evidence a kontroly jaderných materiálů, aby:

a) bylo velmi obtížné dostat se k YAMům a ukrást je; b) jakákoliv krádež malého množství jaderného materiálu personálem zařízení

byl rychle odhalen a další pokusy o krádež byly zastaveny;

c) povolená krádež jaderných materiálů byla snadno odhalena vnitrostátními nebo mezinárodními kontrolními orgány.

Hlavním tématem kurzu je tedy jaderná technologie z hlediska nešíření jaderných zbraní.

Níže budou diskutovány následující hlavní problémy:

1. Cyklus jaderného paliva (NFC). Přehled hlavních fází jaderného palivového cyklu od těžby přírodních jaderných materiálů až po ukládání radioaktivních odpadů (RAO).

2. Technologie pro těžbu a primární zpracování přírodních jaderných materiálů.

3. Zásoby na ložiscích přírodních jaderných materiálů a rychlost jejich produkce.

4. Technologie obohacování jaderného materiálu pro výrobu jaderného paliva. Technologie obohacování z hlediska nešíření.

5. Metodika výpočtu pracnosti a energetické náročnosti obohacovacích technologií. Separační práce. Energetická náročnost separačních operací v různých technologiích.

6. Technologie pro výrobu jaderného paliva, palivových tyčí a palivových souborů.

7. Technologie využití jaderných materiálů v jaderných reaktorech. Strategie operací přebíjení.

8. Dočasné skladování ozářeného jaderného paliva (VJP) v jaderných elektrárnách a jeho přeprava.

9. Technologie pro chemické zpracování vyhořelého jaderného paliva. Technologie přepracování se zvýšenou ochranou proti šíření jaderného materiálu.

10. Technologie zpracování a ukládání radioaktivních odpadů. Projekty na vytvoření skladů radioaktivních odpadů v geologických formacích.

Kapitola 1. KONCEPCE JADERNÉHO PALIVA

Jaderné palivo je jaderný materiál obsahující nuklidy, které se štěpí při interakci s neutrony. Štěpné nuklidy jsou:

1) přírodní izotopy uranu a thoria;

2) umělé izotopy plutonia (produkty sekvenčního záchytu neutronů izotopy, počínaje 238 U);

3) izotopy transuranových prvků (Np, Am, Cm, Bk, Cf);

4) umělý izotop 233 U (produkt záchytu neutronů thori-

Izotopy uranu, plutonia a thoria se sudým hmotnostním číslem („sudé“ izotopy 238 U, 240 Pu, 242 Pu, 232 Th) jsou zpravidla štěpitelné.

pouze vysokoenergetické neutrony (práh štěpné reakce je pro ně přibližně 1,5 MeV). Přitom izotopy uranu a plutonia s lichým hmotnostním číslem („liché“ izotopy 235 U, 239 Pu, 241 Pu, 233 U) jsou štěpeny neutrony jakékoli energie, včetně tepelných neutronů. Navíc, čím nižší je energie neutronů, tím vyšší jsou mikrosekce pro štěpení lichých izotopů.

Spektrum neutronů emitovaných během štěpení je spektrum rychlých neutronů (průměrná energie 2,1 MeV), které se rychle zpomalují pod prahem štěpení sudých izotopů. To znamená, že štěpné řetězové reakce na sudých izotopech je obtížné dosáhnout, protože pouze malá část neutronů má energie nad prahem štěpení těchto izotopů. Zároveň pro udržení řetězové reakce na lichých izotopech je žádoucí zpomalit štěpné neutrony na tepelnou energii, což je docela reálné.

Jaderné palivo obsahující pouze přírodní štěpné izotopy (235 U, 238 U, 232 Th) se nazývá primární. Jaderné palivo obsahující štěpné nuklidy získané uměle (233 U, 239 Pu, 241 Pu) se nazývá sekundární.

Izotopy 238 U a 232 Th jsou přírodní jaderné materiály, nevhodné pro použití jako jaderné palivo, protože jsou štěpeny pouze rychlými neutrony. Ale tyto izotopy lze použít k výrobě umělých štěpných nuklidů

(233 U, 239 Pu), tzn. pro reprodukci sekundárního jaderného paliva. Tyto nuklidy se často nazývají fertilní izotopy.

V současné fázi je jaderná energie založena na přírodním uranu, který se skládá ze tří izotopů:

1) 238 U; obsah – 99,2831 %; poločas T1/2 =

4,5 10 9 let;

2) 235 U; obsah – 0,7115 %; poločas T1/2 = 7,1 108 let;

3) 234 U; obsah – 0,0054 %; Poločas T1/2 = 2,5 105 let.

Mimochodem, stáří Země (přibližně 6 miliard let) je srovnatelné s poločasem rozpadu 238 U.

Zajímavé je, že 234 U je produktem jednoho α rozpadu 238 U a dvou β rozpadů přechodných izotopů. Tento řetězec izotopových přechodů lze zapsat v následující podobě:

238 U(α)234 Th(β,T1/2 =24 dní)234 Pa(β,T1/2 = 6,7 hodiny)234 U.

Všechny izotopy uranu jsou radioaktivní, emitují částice α s energií 4,5–4,8 MeV a mohou se také spontánně štěpit s emisí neutronů (např. 13 n/s s 1 kg 238 U).

Izotop 235 U je jediným přírodním jaderným materiálem, který může sdílet neutrony jakékoli energie (včetně tepelných neutronů) s tvorbou nadměrného množství rychlých neutronů. Právě díky těmto přebytečným neutronům je možná řetězová štěpná reakce. Ale v přírodním uranu je izotop 235 U obsažen pouze na úrovni 0,71 %. Většina aktuálně provozovaných energetických reaktorů pracuje na uran obohacený izotopem 235 U na 2–5 %. Rychlé reaktory využívají 15–25 % obohacený uran. Výzkumné reaktory často používají středně až vysoce obohacený uran (až 90 %). MAAE v současnosti doporučuje členským zemím, aby postupně přeměnily své výzkumné reaktory na palivo s nejvýše 20% obohacením. Kritické množství uranu obohaceného na 20 % je 830 kg a krádež takového množství uranu z výzkumných reaktorů je prakticky nemožná.

Obohacený uran je uran obsahující 235 U v množství větším, než je jeho koncentrace v přírodním uranu. Uran se rozlišuje:

1) málo obohacené – X 5 < 5%;

2) středně obohacené – X 5 od 5 do 20 %;

3) vysoce obohacené – X 5 od 20 do 90 %;

4) superobohacený (třída zbraní) – X 5 > 90%.

Při výrobě obohaceného uranu vzniká jako vedlejší produkt ochuzený uran, tzn. uran s obsahem 235 U pod přirozenou úrovní. Moderní technologie obohacování jsou doprovázeny tvorbou ochuzeného uranu, jehož obsah 235 U se obvykle pohybuje na úrovni 0,2–0,3 %.

Obsah 235U přírodního uranu (0,71 %) nebyl vždy takový, když vezmeme v úvahu geologická časová měřítka. Poločas rozpadu 235 U je přibližně 6krát kratší než poločas 238 U (0,7 109 let versus 4,5 109 let). Proto bylo dříve obohacení přírodního uranu větší než 0,71 %. V uranovém dole v Oklo (Gabon) v roce 1973 byl objeven uran s abnormálně nízkým obsahem 235 U, pouze 0,44 %. Dříve nebyla nikde pozorována žádná odchylka obsahu 235 U od standardní hodnoty 0,71 %. Výpočtové studie ukázaly, že přibližně před 1,8 miliardami let, kdy bylo obohacení přírodního uranu asi 3 %, v přítomnosti moderátoru, jako je lehká voda, štěpná řetězová reakce nebo přírodní jaderný reaktor, vznikl uvnitř uranové rudy a se udržovala přibližně 600 tisíc let. Oklo“, v důsledku čehož shořelo 235 U. Průměrný tepelný výkon „Oklo“ byl podle výpočtů 25 kW s tokem neutronů 4 108 n/cm2 s. Celková produkce energie Oklo za 600 tisíc let činila 15 GW ročně, což odpovídá energetické produkci LNPP po dobu 2,5 roku.

Hlavní izotop přírodního uranu, 238 U, se po zachycení neutronů změní na sekundární jaderné palivo, izotop 239 Pu, po dvou po sobě jdoucích rozpadech β:

238 U(n,γ)239 U(β,Т1/2 =23,5’)239 Np(β,Т1/2 =2,3 dne)239 Pu.

K akumulaci izotopu 233 U dochází podobně, když je přírodní thorium ozářeno neutrony. Když jsou neutrony zachyceny, 232 Th se po dvou rozpadech β přemění na 233 U:

232 Th(n,γ)233 Th(β,T1/2 =23,3’)233 Pa(β,T1/2 =27,4 dne)233 U.

Ale aby mohly být tyto přeměny v jaderném reaktoru provedeny, musí se tam nacházet primární jaderné palivo, tzn. izotop 235 U, schopný iniciovat samoudržující štěpnou řetězovou reakci, doprovázenou generováním přebytečných neutronů, které lze využít k výrobě sekundárního jaderného paliva při reakcích záchytu neutronů s úrodnými izotopy. Přítomnost velkého množství úrodného izotopu 238 U (95–97 %) v palivu tepelných reaktorů umožňuje částečnou reprodukci jaderného paliva.

Používají se tyto druhy jaderného paliva:

1) čisté kovy, kovové slitiny, intermetalické sloučeniny;

2) keramika (oxidy, karbidy, nitridy);

3) kovová keramika(cermetové částice kovového paliva jsou rozptýleny v keramické matrici);

4) dispergované palivo (mikročástice paliva v ochranném obalu jsou rozptýleny v inertní matrici, například grafitu).

Hlavní strukturní formou paliva v jaderném reaktoru je palivový článek (palivový článek). Skládá se z aktivní části, která obsahuje palivo a chovné jaderné materiály, a vnějšího hermetického obalu. Obvykle je plášť vyroben z kovu (nerezové oceli, slitiny zirkonia) a v kulovitých palivových tyčích z HTGR palivových mikročástic jsou potaženy vrstvami karbidu křemíku a pyrolytického uhlíku.

pevné palivové tyče: průměr 5–10 mm, délka 2,5–6 m, tzn. h/d 500. Typický počet palivových tyčí v reaktoru: VVER-440 obsahuje přibližně 44 000 palivových tyčí, VVER-1000 - 48 000 palivových tyčí, RBMK-1000 - 61 000 palivových tyčí. Palivové tyče jsou spojeny do palivových souborů (FA): od několika kusů až po několik stovek palivových tyčí v jednom FA. V palivových souborech jsou palivové proutky přísně rozmístěny, jsou vytvořeny podmínky pro spolehlivý odvod tepla z palivových proutků a pro kompenzaci tepelné roztažnosti jejich materiálů.

Reaktory 3. generace se nazývají "pokročilé reaktory". V Japonsku již fungují tři takové reaktory a další jsou ve vývoji nebo výstavbě. Ve vývoji je asi dvacet různých typů reaktorů této generace. Většina z nich jsou „evoluční“ modely vyvinuté na základě reaktorů druhé generace se změnami provedenými na základě inovativních přístupů. Generace 3 se podle Světové jaderné asociace vyznačuje následujícími body: Standardizovaný návrh pro každý typ reaktoru umožňuje urychlit licenční řízení, snížit náklady na dlouhodobý majetek a délku stavebních prací. Zjednodušený a robustnější design, díky kterému se s nimi snadněji manipuluje a jsou méně náchylné k poruchám během provozu. Vysoká dostupnost a delší životnost - přibližně šedesát let. Snížení možnosti havárií s tavením aktivní zóny Minimální dopad na životní prostředí. Hluboké vyhoření paliva pro snížení spotřeby paliva a výrobního odpadu.

KONEC KAPITALISMU JE NEVYHNUTNÝ

Současný průmysl jaderné energetiky ve světě zatím využívá uran, který existuje ve formě dvou izotopů: uranu-238 a uranu-235. Uran-238 má další tři neutrony. Proto je v přírodě (kvůli zvláštnostem geneze našeho vesmíru) mnohem více uranu-238 než „235“. Mezitím je pro jadernou energii – aby došlo k řetězové reakci – zapotřebí uran-235. Právě na tomto izotopu, izolovaném od hmoty přírodního uranu, se dodnes vyvíjí jaderná energie.

JEDINÝ POZITIVNÍ PROGRAM

Jediným slibným směrem, kterým se může jaderná energetika rozvíjet, je nucené štěpení uranu-238 a thoria-232. V něm se neutrony odebírají ne v důsledku řetězové reakce, ale zvenčí. Z výkonného a kompaktního urychlovače připojeného k reaktoru. Jde o tzv. YRES – jaderné relativistické jaderné elektrárny. Igor Ostretsov a jeho tým jsou zastánci rozvoje tohoto konkrétního směru, považují ho za nákladově nejefektivnější (použití přírodního uranu-238 a thoria) a bezpečný. Navíc YRES může být masovým fenoménem.

Avšak právě za snahu předat tuto myšlenku nejvyššímu vedení Ruské federace a za to, že všechny tři směry rozvoje Rosatomu prohlásil za slepé uličky, byl I. Ostrecov vyloučen z prezidentské komise pro modernizaci. A jeho Ústav jaderného inženýrství zkrachoval.

Jde o letitý nápad – přizpůsobit urychlovač elementárních částic jadernému reaktoru a získat zcela bezpečnou energii. To znamená, že výsledkem je reaktor odolný proti výbuchu, kde není žádná nadkritická masa štěpných produktů. Takový reaktor může fungovat na uran ze skládek radiochemických závodů, přírodní uran a thorium. Nukleonové toky z urychlovače hrají roli aktivátoru-zapalovače. Takové podkritické reaktory nikdy nevybuchnou, neprodukují plutonium pro zbraně. Navíc dokážou „dohořet“ radioaktivní odpad a ozářené jaderné palivo (palivové tyče). Zde je možné kompletně zpracovat produkty aktinidů s dlouhou životností z palivových článků (palivových článků) ponorek a starých jaderných elektráren na izotopy s krátkou životností. To znamená, že objem radioaktivního odpadu výrazně klesá. Ve skutečnosti je možné vytvořit nový typ bezpečné jaderné energie – relativistický. Ve stejné době, navždy vyřešit problém nedostatku uranu pro stanice.

Mělo to jediný háček: urychlovače byly příliš velké a energeticky náročné. Zabili celou „ekonomiku“.

Ale v SSSR byly do roku 1986 vyvinuty takzvané lineární urychlovače protonů se zpětnou vlnou, poměrně kompaktní a účinné. Práce na nich prováděl na Sibiřské pobočce Akademie věd SSSR student fyziky a techniky A.S. Bogomolov (spolustudent I. Ostrecova na Fyzice a technologii) v rámci vytváření paprskových zbraní: ruské asymetrické a levné odpověď na americký program „hvězdných válek“. Tato vozidla dokonale zapadají do nákladového prostoru těžkého letadla Ruslan. Výhledově řekněme v jedné technologické variantě možnost vytvoření bezpečných a cenově velmi efektivních elektrojaderných stanic. V další možnosti mohou urychlovače zpětných vln detekovat jadernou hlavici (jadernou elektrárnu) na velkou vzdálenost a vyřadit její zařízení, což způsobí zničení jádra nebo jaderné hlavice. V podstatě to jsou přesně ty věci, které dnes lidé z týmu Igora Nikolajeviče Ostrecova navrhují vybudovat v Ruské federaci.

Pokud se vrátíme v čase, tak urychlovače založené na zpětné vlně akademika Bogomolova dostaly na Západě název BWLAP – Backward Wave Linear Accelerator for Protons. Američané, kteří v roce 1994 studovali vědecké a technické dědictví poraženého SSSR a hledali cokoli cenného, ​​co by bylo možné odstranit z jeho trosek, vysoce ocenili urychlovače ze Sibiře.

ZTRACENÉ ROKY

V podstatě za normální vlády mohli Rusové vyvinout technologii YRT už v 90. letech a získat jak ultra účinnou jadernou energii, tak bezprecedentní zbraně.

Přede mnou jsou dopisy zaslané v letech 1994 a 1996 tehdejšímu prvnímu místopředsedovi vlády Olegu Soskovcovi dvěma legendárními sovětskými akademiky – Alexandrem Savinem a Gurym Marčukem. Alexander Savin je účastníkem jaderného projektu SSSR pod vedením Lavrentije Beriji a Igora Kurčatova, laureátem Stalinovy ​​ceny a následně vedoucím Ústředního výzkumného ústavu „Kometa“ (satelitní varovné systémy pro jaderné raketové útoky a satelitní stíhačky IS). Guriy Marchuk je významným organizátorem práce v oblasti výpočetní techniky, bývalý šéf Státního výboru pro vědu a techniku ​​(GKNT) Sovětského svazu.

27. dubna 1996 Alexandr Ivanovič Savin píše Soskovcovi, že pod vedením Ústředního výzkumného ústavu "Kometa" vedoucí týmy Akademie věd SSSR a ministerstev obrany pracovaly na vytvoření "pokročilých technologií pro vytváření paprsků". systémy protiraketové obrany." To je přesně důvod, proč byl vytvořen akcelerátor BWLAP. A. Savin nastiňuje oblasti možného uplatnění této technologie: nejen budování bezpečných jaderných elektráren, ale také vytváření vysoce citlivých komplexů pro detekci výbušnin v zavazadlech a kontejnerech a vytváření prostředků pro zpracování radioaktivních látek s dlouhou životností. odpadu (aktinidy) na izotopy s krátkou životností a radikální zlepšení metod radiační terapie a diagnostiky rakoviny pomocí protonových paprsků.

A zde je dopis od Guriye Marchuka stejnému O. Soskovetsovi ze dne 2. prosince 1994. Říká, že sibiřská pobočka Akademie věd je již dlouho připravena pracovat na vytvoření jaderných elektráren s podkritickými reaktory. A ještě v květnu 1991 oslovil G. Marčuk jako předseda Akademie věd SSSR M. Gorbačova (materiál 6618 Zvláštní složky prezidenta SSSR) s návrhem „o rozsáhlém nasazení práce na lineární urychlovače – technologie dvojího použití.“ Soustředily se zde pohledy takových akademiků-generálních designérů jako A.I. Savin a V.V. Glukhikh, dále místopředsedové Akademie věd V.A. Koptyug a R.V. Petrov a další vědecké autority.

Guriy Ivanovič argumentoval Soskovetsovi: rozšiřme výstavbu urychlovačů v Ruské federaci, vyřešme problém radioaktivního odpadu, využijte místa Ministerstva pro atomovou energii Ruské federace v Sosnovy Bor. Naštěstí s tím souhlasí jak šéf Minatomu V. Michajlov, tak autor metody zpětného zrychlení vln A. Bogomolov. Neboť alternativou k takovému projektu je pouze přijetí amerických návrhů „obdržených Sibiřskou pobočkou Ruské akademie věd, ... na provedení práce s finančními prostředky a pod plnou kontrolou Spojených států s jejich převodem a realizací v národních laboratořích své země – v Los Alamos, Argonne a Brookhaven. S tím nemůžeme souhlasit..."

Na konci roku 1994 navrhl Marčuk zapojit do projektu Sosnovy Bor i Petrohradskou NPO Electrophysics, což znamenalo začátek inovativní ekonomiky: příliv „velmi potřebných devizových prostředků od zahraničních spotřebitelů... k vývoji produktů ve vysoce vědecky nasyceném sektoru...“ Tedy sovětský V tomto ohledu byl zubr o dobrých 10-15 let před ruskými úřady: vždyť článek „Vpřed Rusko!“ vyšel až na podzim roku 2009.

Ale pak nebyli slyšet sovětští vědečtí bizoni. Již v roce 1996 A. Savin informoval O. Soskovce: nedali peníze, navzdory vaší kladné reakci v roce 1994, navzdory podpoře Státního výboru pro obranný průmysl a Ministerstva pro atomovou energii Ruské federace. Program Phystechmed stojí za to. Dejte mi 30 milionů dolarů...

Nepovoleno…

Dnes, pokud program realizujeme se základním Všeruským vědecko-výzkumným ústavem jaderného inženýrství, tak program na vytvoření nové generace jaderných elektráren (YARES - jaderné relativistické stanice) zabere maximálně 12 let a vyžádá si 50 mld. dolarů. Ve skutečnosti z nich bude 10 miliard vynaloženo na vývoj moderních urychlovačů reverzních vln. Ale prodejní trh je zde přes 10 bilionů „zelených“. Zároveň musí vzniknout supervýkonné, ale bezpečné jaderné elektrárny pro lodě (povrchové i podvodní) a v budoucnu i pro kosmické lodě.

Jen je potřeba oživit program pro budování urychlovačů na zpětné vlně. Možná i za podmínek mezinárodní spolupráce.

KOLIK NOVÝCH BLOKŮ POTŘEBUJETE?

Podle I. Ostrecova prostě v jaderné energetice neexistuje alternativa k relativistickému směru. Minimálně půl století dopředu. Jaderné relativistické ES jsou bezpečné a čisté.

Mohly by se stát exportním zbožím a prostředkem, jak rychle a levně poskytnout celému světu poměrně levnou a čistou energii. Žádné solární ani větrné elektrárny zde nemají konkurenci. K dosažení slušné životní úrovně potřebuje člověk 2 kilowatty výkonu. To znamená, že pro celou populaci planety (v budoucnu - 7 miliard duší) potřebujete mít 14 tisíc jaderných energetických jednotek po jednom milionu kW. A teď je jich jen 4 tisíce (staré typy, ne YRT), pokud každý blok počítáte jako milion. Ne náhodou mluvila MAAE v 70. letech o nutnosti postavit do roku 2000 10 tisíc reaktorů. Ostrecov si je jistý: mělo by jít pouze o jaderné reaktory pracující na přírodní uran a thorium.

Zde není třeba hromadit palivo - a můžete okamžitě postavit tolik bloků, kolik potřebujete. Stanice jaderných reaktorů přitom plutonium neprodukují. Neexistuje žádný problém s šířením jaderných zbraní. A samotné palivo pro jadernou energetiku mnohonásobně zlevňuje.

OSTRETSOV FAKTOR

Dnes je vůdcem těch, kteří se snaží vyvinout YRT v Ruské federaci, Igor Ostrecov.

Během sovětských let byl úspěšným výzkumníkem a konstruktérem. Díky němu se v 70. letech zrodilo plazmové neviditelné zařízení pro hlavice balistických raket a poté pro řízenou střelu X-90 „Meteor“. Stačí říci, že díky lithiovému urychlovači plazmatu v experimentu Matsesta zmizela z obrazovky radaru loď třídy Sojuz (snížila radiovou viditelnost sondy o 35-40 decibelů). Následně bylo zařízení testováno na raketě typu „Satan“ (I. Ostrecov ve své knize vřele vzpomíná na pomoc, které se mu dostalo od asistenta generálního konstruktéra rakety Leonida Kučmy). Když byla Matsesta zapnuta, hlavice rakety jednoduše zmizela z radarových obrazovek. Plazma, která za letu obklopila „hlavu“, rozptylovala rádiové vlny. Tyto práce I. Ostrecova jsou nesmírně důležité i dnes – pro prolomení slibného systému protiraketové obrany USA. Až do roku 1980 Igor Ostretsov úspěšně pracoval na vytvoření plazmového zařízení pro nadzvukovou řízenou střelu Meteorite. Zde nebyly rádiové vlny plazmou rozptylovány (protože raketa létala v atmosféře), ale byly jí pohlcovány. Ale to je jiný příběh.

V roce 1980 odešel Igor Ostretsov pracovat do Výzkumného ústavu jaderného inženýrství. Právě tam se zamýšlel nad problémem vytvořit co nejčistší jadernou energii s minimem odpadu a nevyrábět štěpné materiály pro jaderné zbraně. Navíc takový, který by nepoužíval vzácný uran-235.

Řešení problému spočívalo v málo prozkoumané oblasti: v účinku vysokoenergetických neutronů na „neštěpné“ aktinidy: thorium a uran-238. (Štěpí se při energiích větších než 1 MeV.) „V zásadě lze pomocí protonových urychlovačů vyrobit neutrony jakékoli energie. Avšak až donedávna měly urychlovače extrémně nízké faktory účinnosti. Teprve na konci dvacátého století se objevily technologie, které umožnily vytvořit protonové urychlovače dostatečně vysoké účinnosti...“ píše sám badatel.

Díky známosti s akademikem Valerijem Subbotinem, spojeným s likvidací černobylské havárie, mohl I. Ostrecov v roce 1998 provést experiment v Ústavu jaderné fyziky v Dubně. Totiž zpracování olověné sestavy pomocí velkého urychlovače s protonovou energií 5 gigaelektronvoltů. Olovo se začalo dělit! To znamená, že byla zásadně prokázána možnost vytvoření jaderné energie (kombinace urychlovače a podkritického reaktoru), kde nebyl potřeba uran-235 ani plutonium-239. S velkými obtížemi bylo možné provést experiment z roku 2002 na urychlovači v Protvinu. 12hodinové ošetření olověného terče na urychlovači v energetickém rozsahu od 6 do 20 GeV vedlo k tomu, že olovo... 10 dní „fonyl“ jako radioaktivní kov (8 rentgenů je hodnota dávky na jeho povrchu při První). Bohužel I. Ostretsov nedostal příležitost provést podobné experimenty s thoriem a uranem-238 (aktinidy). Začal podivný odpor ruského ministerstva pro atomovou energii. Ale to hlavní bylo prokázáno: jaderná relativistická energie využívající „hrubé“ druhy paliva je možná.

NA PRAHU MOŽNÉHO ENERGETICKÉHO PRŮLOMU

Jedna věc chyběla: malý, ale výkonný akcelerátor. A bylo to nalezeno: byl to Bogomolov urychlovač na zpětné vlně. Jak píše I. Ostrecov, podkritické reaktory s urychlovači umožní dosáhnout nejvyšší koncentrace štěpných jader - téměř sto procent (při 2-5 % u současných reaktorů a při 20 % u rychlých neutronových reaktorů).

Jaderné relativistické elektrárny (NRES) budou moci využívat kolosální zásoby thoria v Ruské federaci (1,7 mil. tun). Vždyť jen 20 km od Sibiřské chemičky (Tomsk-7) se nachází obří ložisko thoria, vedle něj vede železnice a infrastruktura výkonné chemičky. YRES může fungovat desítky let na jedno zatížení reaktoru. Zároveň na rozdíl od rychlých neutronových reaktorů neprodukují „jaderné výbušniny“, což znamená, že je lze bezpečně exportovat.

Na počátku 21. století se Igor Ostretsov dozvěděl o kompaktních lineárních urychlovačích A. Bogomolova, setkal se s ním – a patentovali v podstatě novou technologii jaderné energie. Spočítali jsme požadované kapitálové investice, odhadli pracovní program a ty, kdo je budou provádět. Období pro vytvoření prvního YRES tedy není delší než 12 let.

A samotné akcelerátory reverzních vln jsou super inovací. Stroj Bogomolov o velikosti trolejbusu se vejde na palubu Ruslanu a stane se detektorem jaderných zbraní na velkou vzdálenost – a dokáže je zničit paprskem protonů. Toto je ve skutečnosti paprsková zbraň, kterou lze vyrobit ještě pokročilejší a s dlouhým dostřelem. Ale v blízké budoucnosti bude možné vytvořit technologii pro detekci jaderných náloží přepravovaných sabotéry a teroristy (například na civilních lodích) a pro jejich ničení nasměrovaným paprskem částic. Existují výpočty, které ukazují: paprsek neutronů může zničit lodní reaktor cílové lodi během milisekundy a díky zběsilému zrychlení ji proměnit v „mini-Černobyl“.

A samozřejmě YRT zahrnuje plazmové technologie rádiové neviditelnosti - pro rakety a letadla budoucího Ruska.

Nezbývá než vytvořit státní vědecké centrum pro jadernou relativistickou energetiku a vývoj technologií jaderného záření. Žádný soukromý kapitál totiž nemá právo pracovat v takové oblasti, která má navíc vysloveně „dvojitý“ charakter. Hra stojí za svíčku: po rozvinutí jaderné energie se Rusové stanou jejími monopolisty a budou sklízet přemrštěné zisky ze zcela nového trhu. Jaké jsou náklady na kompletní zpracování jaderného odpadu s dlouhou životností, který zůstal po uzavření starých jaderných elektráren, s pomocí společnosti Yares! Jde o stovky miliard dolarů.

DOKUMENTACE. Z dopisu poslance Státní dumy Ruské federace Viktora Iljukhina prezidentovi Dmitriji Medveděvovi.

“...Naše země již deset let pracuje na jaderných relativistických technologiích (NRT), založených na interakci svazků nabitých částic získaných pomocí urychlovačů s jádry těžkých prvků.

Technologie jaderné energetiky se rozvíjejí v pěti hlavních oblastech: 1) energetika; 2) vojenské aplikace, především paprskové zbraně; 3) dálková kontrola neoprávněné přepravy jaderných materiálů; 4) základní fyzika; 5) různé technologické, zejména lékařské aplikace.

Nástrojem pro implementaci YRT je modulární kompaktní urychlovač zpětných vln (BWLAP).

Ruské patenty byly získány na technologie urychlovače a jaderného záření na bázi protonů a těžkých jader, včetně uranu (I.N. Ostretsov a A.S. Bogomolov).

Zkoumání možnosti vytvoření paprskových zbraní na bázi jaderných radiačních technologií bylo provedeno specialisty z 12. hlavního ředitelství ruského ministerstva obrany a Rosatomu, kteří potvrdili realitu vytváření paprskových zbraní na bázi jaderného záření, daleko lepší ve všech respektuje paprskové zbraně vytvořené dnes vyspělými zeměmi (USA, Čína, Japonsko, Francie).

V současnosti tak pouze Rusko může vytvořit bojový komplex, o jehož vytvoření usilují všechny vyspělé země a který může radikálně změnit způsoby vedení války a poměr sil ve světě.

K problematice rozvíjejících se prací na technologiích jaderného záření se 6. prosince 2008 uskutečnilo jednání s předsedou Rady federace Federálního shromáždění Ruské federace S.M. Mironov za účasti vedení 12. hlavního ředitelství MO RF, odpovědných zástupců Rady federace RF, jaderného centra VNIIEF (Sarov) a autorů technologií jaderného záření...“

SMUTNÁ REALITA

Nyní se cesty Ostrecova a Bogomolova rozešly. Stát nefinancoval práce na ruských urychlovačích zpětných vln. A museli jsme hledat západní zákazníky. Bogomolovova technologie BWLAP nepatří jen jemu. A další našli zákazníky v USA. Naštěstí je záminka dobrá – vyvinout technologii pro detekci jaderných náloží na velké vzdálenosti ve jménu boje proti mezinárodnímu terorismu. Záležitosti se ujal nový (z Erefových dob, model z roku 2003) akademik Valery Bondur. Generální ředitel státní instituce – Vědeckého centra pro sledování letectví a kosmonautiky „Aerospace“ Ministerstva školství a vědy a Ruské akademie věd, šéfredaktor časopisu „Earth Exploration from Space“. Jak napsali Viktor Iljuchin a Leonid Ivašov prezidentovi Ruské federace: „V současné době naše země dokončila práce na teoretickém a experimentálním výzkumu metody dálkové kontroly jaderných materiálů na základě smlouvy s americkou společností DTI (CIA). Smlouvu č. 3556 ze dne 27.6.2006 provedla společnost „Isintek“, akademik Bondur V.G. (Příloha 1) s podporou FSB Ruské federace. Nyní v USA (Los Alamos Laboratory) padlo rozhodnutí vytvořit skutečný inspekční a bojový systém založený na práci prováděné u nás.

Díla této třídy musí podle ruských zákonů před převodem do zahraničí projít zkouškou 12. institutem 12. státní správy Ministerstva obrany Ruské federace. Toto ustanovení je flagrantně porušováno s plným souhlasem administrativy prezidenta Ruské federace, Rady bezpečnosti Ruské federace a Rosatomu.

Tento program, bude-li realizován, umožní naší zemi spolu se státy, do kterých bude systém dálkové kontroly instalován, kontrolovat šíření jaderných materiálů po celém světě, například v rámci mezinárodní organizace pro boj s jaderným terorismem , jemuž by bylo záhodno, aby v jeho čele stál některý z nejvyšších ruských vůdců. Veškeré práce budou navíc financovány ze zahraničních fondů.

Žádáme Vás, milý Dmitriji Anatoljeviči, o vydání pokynů k okamžitému prozkoumání materiálů předaných do Spojených států a stanovení okruhu osob zapojených do tohoto bezprecedentního porušení základních zájmů a bezpečnosti Ruské federace. Za tímto účelem vytvořte pracovní skupinu složenou ze zástupců vaší administrativy, 12. hlavního ředitelství MO RF a autorů tohoto dopisu...“

Plody obětavé práce domácích inovujících fyziků tak možná zamíří do Spojených států. A tam, a ne tady, se vyvinou jaderné relativistické technologie – energie a zbraně příští éry...

PRO KOHO AKTUÁLNÍ ROSATOM FUNGUJE?

No, Rosatom je zatím zaneprázdněn prací hlavně v zájmu Spojených států.

Víte, proč si nechce všimnout skutečné perspektivy ve vývoji? Protože jeho hlavní funkcí je přesun sovětských zásob uranu-235 do amerických jaderných elektráren (HEU-LEU deal, Gore-Chernomyrdin, 1993).

Proč Rosatom kupuje majetkové podíly v zahraničních podnicích na těžbu přírodního uranu? Abychom to obohatili v našich podnicích vybudovaných v SSSR (a tedy levně) - a zase dodali palivo pro jaderné elektrárny do Ameriky. Spojené státy tak minimalizují své náklady na výrobu elektřiny. Ano, a ozářené jaderné palivo - VJP - bude posláno ze Západu do Ruské federace k recyklaci.

Jaká je zde vyhlídka? Perspektiva Ruska je čistě koloniální...

Navzdory rozmanitosti a rozdílům ve scénářích budoucího energetického vývoje existuje řada ustanovení, která jsou neotřesitelná pro vytváření prognóz v této oblasti:

1. růst populace a globální spotřeba energie ve světě;
2. Rostoucí konkurence o omezené a nerovnoměrně rozdělené zdroje fosilních paliv;
3. rostoucí závislost na nestabilní situaci v oblastech zemí vyvážejících ropu;
4. rostoucí environmentální omezení;
5. rostoucí rozdíl ve spotřebě energie mezi nejbohatšími a nejchudšími zeměmi.

Za těchto podmínek roste role jaderné energie (NE) jako stabilizačního faktoru v energetice a společensko-politickém vývoji.

Přes všechny své problémy zůstává „jaderné“ Rusko velmocí jak z hlediska vojenské síly, tak z hlediska ekonomického rozvoje (jaderné technologie v ruské ekonomice).

Právě ruský prezident vystoupil v OSN na Millenium Summit (září 2000) s iniciativou zajistit energetickou stabilitu rozvoje založeného na jaderných technologiích. Tato iniciativa se ukázala jako mimořádně aktuální a našla podporu světového společenství: čtyři rezoluce Generální konference MAAE a dvě rezoluce Valného shromáždění OSN vítají iniciativu ruského prezidenta jako naplnění aspirací rozvojových zemí a jako způsob, jak harmonizovat vztahy mezi průmyslovými zeměmi a rozvojovými zeměmi.

Iniciativa prezidenta Ruské federace je politická akce, nikoli technický projekt. To bylo přijato světovým společenstvím a promítlo se to do mezinárodního projektu MAAE INPRO - o vývoji inovativního konceptu jaderných elektráren a jaderného palivového cyklu (NFC), s vyloučením použití těch „nejcitlivějších“ materiálů a technologií. v globálním energetickém sektoru – „volné“ plutonium a vysoce obohacený uran a otevírá světu zásadně nové vyhlídky na život“ (září 2000).

Realizace mezinárodního projektu INPRO umožnila sjednotit úsilí odborníků z 21 členských zemí MAAE a vypracovat požadavky a kritéria pro rozvoj jaderných elektráren, jaderných elektráren a jaderných palivových cyklů.

Důraz na obsah prezidentových návrhů jako politické iniciativy umožnil „ozdravit“ atmosféru MAAE, kterou západní země považují za organizaci s policejními funkcemi, a orientoval MAAE na roli světového fóra pro diskusi místo jaderné energie ve světě, a zejména pro rozvojové země - v souladu s iniciativou prezidenta. Iniciativa prezidenta Ruské federace navíc předpokládá předání nové inovativní jaderné technologie jaderných elektráren a jaderných palivových cyklů nové generaci vědců a inženýrů – jako odkaz našich znalostí a zkušeností. Nový program MAAE v oblasti „uchování znalostí“ je zaměřen na uchování znalostí a zkušeností v nejpokročilejší a klíčové pro budoucí rozvoj (dnes však ne žádané) oblasti jaderné energetiky – rychlých neutronových reaktorech v uzavřeném jaderném palivovém cyklu.

Uchování a přenos znalostí nové generaci se překrývá s úkolem globální spolupráce v oblasti jaderné energetiky: „Západ – Východ“ a „Sever – Jih“; přenášet znalosti jak v čase, tak v prostoru – do nových regionů (především do rozvojových zemí, kde žije 4/5 obyvatel planety a využívá se méně než 1/25 kapacity jaderné energie).

To byl důvod pro předložení iniciativy k vytvoření Mezinárodní jaderné univerzity (z iniciativy MAAE, podporované Světovou jadernou asociací (WNA) a Světovou asociací jaderných operátorů (WANO)) - logický vývoj iniciativ prezidenta Ruské federace.

V praktické realizaci programu rozvoje jaderné energetiky v tuzemsku a při realizaci našich technických projektů na mezinárodním trhu se však stále zřetelněji projevují negativní trendy. Již zazněl první zvonek: prohra tendru ve Finsku, která pro specialisty znamená praktickou ztrátu šancí na uplatnění na trhu nejen v Evropě, ale také (ze stejných důvodů jako ve Finsku) pokles šance na úspěch v příštích desetiletích v Číně, stejně jako v dalších asijských zemích. Navíc v blízké budoucnosti bude situace na mezinárodním trhu mnohem méně příznivá z následujících důvodů:

• vyřazení energetických bloků JE, kterým Rosatom (koncern TVEL) dodává palivo (JE Ignalina, řada bloků Kozloduja atd.);
• vstup do Evropské unie východoevropských zemí - vlastníků jaderných elektráren s reaktory typu VVER;
• ukončení dodávek jaderného paliva do Spojených států na základě smlouvy HEU-LEU po roce 2013;
• zprovoznění závodu s odstředivou technologií v USA po roce 2006;
• vytváření nadnárodních korporací v jaderném sektoru (koncentrace zdrojů, snižování nákladů);
• realizace nových konkurenceschopných projektů jaderných elektráren vyvinutých USA (AR-1000,
• HTGR) a další země (EPR).

Kromě toho existuje řada vnitřních potíží, které komplikují rozvoj jaderného průmyslu (spolu s nedostatkem investičních prostředků):

• vyřazování jaderných elektráren z provozu na konci jejich životnosti;
• uzavření tří průmyslových reaktorů v Železnogorsku a Seversku;
• snížení zásob levných uranových surovin nashromážděných v předchozích letech;
• omezení práv státních unitárních podniků;
• nedokonalé investiční a tarifní politiky.

I při maximálním možném využití vlastních zdrojů koncernů (v souladu s ruskou energetickou strategií) bude příspěvek jaderných elektráren k energetické bilanci země velmi skromný, a to i přes obrovský technologický a personální potenciál „jaderné“ velmoci. .

Situace se v poslední době výrazně zhoršila kvůli reformě ruského jaderného komplexu a přeměně mocného vládního orgánu Minatom na agenturu Rosatom. V počáteční fázi úspěšného rozvoje komplexu jaderné obrany a energetiky byla role státu rozhodující ve všech ohledech: organizační, finanční i vědecké, protože tento komplex určoval suverénní moc země a budoucí ekonomiku. Specialistům je zřejmé, že jaderný štít země a globální jaderné technologie jsou dvě strany jednoho vědeckého a technologického komplexu. Bez nákladově efektivního mírového využití jaderné technologie „jaderný štít“ buď zhroutí ruskou ekonomiku, nebo se stane „štítem“, který nezajistí úplnou bezpečnost země.

Přitom se ukázalo, že hlavní mechanismus a základ ruské suverenity – jaderný komplex – leží mimo sféru přímého vlivu hlavy státu – prezidenta Ruska.

V důsledku toho vede nedostatek jasnosti ve skutečné strategii jaderné energie ke ztrátě kontinuity mezi generacemi. Rusko, nejvyspělejší země ve vývoji rychlých neutronových reaktorů a v oblasti vysokého jaderného vzdělávání, tak v současnosti nemá národní program pro uchování jaderných znalostí a zkušeností, stejně jako nemá národní program pro účast na Světová jaderná univerzita.

DALŠÍ VÝVOJ JADERNÉ ENERGIE

Další efektivní rozvoj jaderných technologií vzhledem k jejich zvláštní „citlivosti“ není možný bez úzké mezinárodní spolupráce. Zároveň je velmi důležité správně identifikovat onu technologickou a „tržní“ niku, kde má domácí vývoj stále prioritu.

Na světovém trhu tradiční jaderné energetiky dojde v blízké budoucnosti k dalšímu rozšíření evropského energetického reaktoru (EPR), který vyhrál výběrové řízení ve Finsku, dále amerického reaktoru AR-1000 a asijského (korejského a japonského) reaktoru.

Nedostatek dokončeného technického návrhu a nejistota s načasováním referenční demonstrace nové generace VVER (VVER-1500), stejně jako chybějící „standardní“, plně dokončený projekt VVER-1000, činí pozici Ruska v zahraniční trh tradičních energetických jednotek zranitelný. Pro výběr akčního programu je nutné nejprve provést srovnávací analýzu hlavních ukazatelů domácích projektů VVER-1000 a VVER-1500 s jejich západními konkurenty v době realizace.

V těchto podmínkách, s přihlédnutím ke smluvním závazkům v Číně a Indii, je nutné soustředit finanční prostředky na dokončení a předvedení pro domácí i zahraniční trhy standardního konkurenčního VVER-1000 a realizaci technického návrhu VVER-1500 srovnatelného v r. podmínky plnění do EPR.

Trh (domácí i zahraniční) pro inovativní malé jaderné elektrárny by mohl být pro Rusko potenciálně příznivý. Rozsáhlé tuzemské zkušenosti s vývojem a výstavbou jaderných elektráren pro námořní a ledoborecké flotily (více než 500 jaderných reaktorů) a jedinečnost domácích jaderných elektráren voda-voda a tekutý kov (Pb-Bi) jaderných elektráren spolu s potenciálně obrovský energetický trh rozvojových zemí činí z této oblasti prioritu pro domácí i zahraniční trhy. Rusko je ideálním testovacím místem pro demonstraci harmonického rozvoje tradičních jaderných elektráren (s bloky VVER-1000) a inovativních vývojů malých jaderných elektráren (elektřina, odsolování, vytápění). Zároveň lze prokázat možnost leasingu dodávky „produktu“ (jaderné elektrárny, paliva) spíše než technologie, což je jedna z možností řešení problému „neproliferace“.

Rozhodující zde může být vytvoření malých přepravitelných jaderných elektráren (např. plovoucích) s dobou nepřetržitého provozu (bez přetěžování po celou dobu provozu) ~ 10–20 let.

Role rychlých neutronových reaktorů pro budoucí rozvoj jaderné energetiky jako základu pro řešení problému zásobování palivem s využitím jak uran-plutonia, tak thorium-uranového uzavřeného palivového cyklu je všeobecně uznávána.

Důležitá je role vývoje a implementace nové generace množivých reaktorů rychlého neutronového jaderného paliva a nových metod přepracování jaderného paliva pro uzavření jaderného palivového cyklu a vyřešení problému prakticky neomezené dodávky paliva pro jadernou energetiku. Uznaná pokročilá úroveň technologie rychlých reaktorů v Rusku, jediné zemi provozující komerční reaktor tohoto typu, v kombinaci se zkušenostmi s přepracováním jaderného paliva, umožní Rusku v dlouhodobém horizontu prosadit roli jednoho z lídrů v globální jaderné energetice. , poskytující služby v oblasti výroby a přepracování jaderného paliva mnoha zemím po celém světě a současně snižovat riziko šíření jaderných zbraní, mimo jiné prostřednictvím energetického využití plutonia „zbraňového typu“.

Nezbytnou a povinnou podmínkou pro řešení tohoto problému je především vývoj zcela uzavřeného jaderného palivového cyklu, který bude vyžadovat poměrně vážné investice do:

• komplex na výrobu plutoniového paliva pro rychlé reaktory a paliva MOX pro reaktory VVER;
• komplex na zpracování plutonia;
• komplex na výrobu a zpracování thoriového paliva.

Otázka výstavby jaderné elektrárny s BN-800 je v současné době obtížně řešitelná. Stavba vyžaduje mnoho nákladů. Následující argumenty jsou uvedeny ve prospěch potřeby rychlé výstavby BN-800:

• zpracování uran-plutoniového paliva;
• energetické využití „přebytečného“ plutonia pro zbraně;
• zachování znalostí a zkušeností při vývoji rychlých reaktorů v Rusku.

Specifické kapitálové investice a náklady na dodanou elektřinu pro BN-800 přitom výrazně převyšují jaderné elektrárny s reaktory VVER.

Navíc se zdá drahé provést celý komplex výroby uzavřít palivový cyklus a použít jej pouze pro jeden BN-800.

Je nemožné plně realizovat výhody jaderné energie bez její účasti na výrobě umělého kapalného paliva pro dopravu a další průmyslové aplikace. Vytvoření jaderných elektráren s vysokoteplotními heliovými reaktory je způsob, jak využít jadernou energii k výrobě vodíku a její široké využití v éře vodíkové ekonomiky. K dosažení tohoto cíle je nutné dokončit vývoj projektu a vytvořit demonstrační jednotku pro vývoj vysokoteplotních heliem chlazených reaktorů schopných generovat teplo o teplotě až 1000 °C, pro výrobu elektřiny s vysokým účinnosti v cyklu plynové turbíny a pro dodávku vysokoteplotního tepla a elektřiny do procesů výroby vodíku, dále technologických procesů odsolování vody, chemického průmyslu, rafinace ropy, hutnictví a dalších průmyslových odvětví.

Většina analytiků uznává, že inovační výzvy jaderné energie je třeba řešit v průběhu příštích dvou desetiletí, aby bylo zajištěno komerční zavedení nových technologií ve třicátých letech tohoto století.

Dnes tedy čelíme naléhavé potřebě vyvinout a implementovat technologické inovace, které zajistí dlouhodobý a rozsáhlý rozvoj jaderné energetiky země, jaderných technologií, které zajistí realizaci jejich historické role v budoucnosti Ruska. Řešení tohoto problému je nemožné samostatně. Je nutná aktivní spolupráce s globální jadernou komunitou. Toto světové společenství však ukazuje svůj záměr nechat nás na straně jaderné cesty.

Vývoj inovativních jaderných technologií je obtížný a kapitálově náročný úkol. Jeho řešení je nad síly jedné země. Ve světovém společenství proto vzniká spolupráce při vývoji inovativních jaderných technologií – jak na mezivládní úrovni, tak na úrovni průmyslových podniků. Svědčí o tom

ve vztahu k Dohodě o vývoji jaderných energetických systémů nové generace podepsané 28. února 2005 USA, Anglií, Francií, Japonskem a Kanadou: rychlý heliový reaktor; rychlý sodíkový reaktor; rychlý olověný reaktor; reaktor s roztavenou solí; lehkovodní reaktor s nadkritickými parametry; ultravysokoteplotní reaktor. Rusko, které má s některými z těchto technologií jedinečné zkušenosti, se tohoto partnerství neúčastní. Co to je: dočasná exkomunikace nebo stabilní pozice našich západních partnerů?

POTŘEBNÉ AKCE

V palivově-energetickém komplexu země je zapotřebí aktivní státní politiky zaměřené na zajištění urychleného rozvoje jaderné technologie: s koncentrací úsilí a finančních prostředků na zvýšení státní podpory v investiční politice a v inovativních jaderných energetických projektech.

Je nutné vytvořit finanční a ekonomické mechanismy pro podporu a stimulaci inovačních aktivit v oblasti jaderné energetiky.

Je zřejmé, že trh bez dodatečných opatření vládní regulace nevede ekonomiku země na high-tech vývojovou trajektorii a jaderná energetika a jaderný palivový cyklus jsou jednou z oblastí strukturálního posunu v ekonomice země a průlomu. technologie 21. století.

Jako nezbytné se jeví obnovení efektivních korporátních vazeb v řetězci „věda – projekt – průmysl“ založených na ekonomických metodách a zároveň posílení role vedoucích státních vědeckých center, která jsou a budou „kolektivními odborníky“ garantujícími kompetence rozhodování státních struktur v oblasti jaderné technologie.

Je třeba upřednostnit inovativní projekty (včetně aktivní účasti ruských odborníků v mezinárodním projektu MAAE INPRO), soustředit úsilí (finanční a organizační) na technologie a úspěchy, které mohou Rusku zajistit důstojné místo na mezinárodním trhu jaderných technologií. a rozšířit exportní možnosti země. Je nezbytné navázat mezinárodní spolupráci pro vývoj jaderných systémů nové generace.

Je nutné zajistit shromažďování, uchovávání a přenos znalostí a zkušeností v jaderné oblasti s aktivním zapojením výzkumných pracovníků v jaderném průmyslu prostřednictvím ekonomických (finančních aj.) a organizačních pobídek pro studenty, postgraduální studenty a přilákání předních inženýrů, výzkumníků a vědců pro práci na „vedoucích“ jaderných univerzitách a katedrách země: MEPhI, OIATE, MVTU, MPEI, MIPT, MAI, MSU atd. Praktická realizace úkolu uchování jaderných znalostí a zkušeností může být dosaženo rozvojem, schválením a implementací „národního programu“ v této oblasti, vytvořením znalostního a technologického centra Ruského jaderného centra (integrovaného vědeckého a vzdělávacího centra).

ZÁVĚR

Dlouhodobé zájmy ruské energetiky a národní bezpečnosti i trvale udržitelný rozvoj země vyžadují zvýšení podílu jaderné energie na výrobě elektřiny, vodíku, průmyslového a domácího tepla. Rozsáhlé technologické zkušenosti a vědecký a technický potenciál nashromážděný za 50 let jaderné energie v zemi umožňují Rusku za vhodných podmínek a inovační politiky dosáhnout „jaderného popředí“ a stát se jedním z vůdců příští jaderné éry ve prospěch svých lidí, stejně jako předního dodavatele jaderných technologií, zařízení, znalostí a zkušeností do rozvojových zemí.

Základní jaderné technologie Jaderné technologie jsou technologie založené na výskytu jaderných reakcí, dále technologie zaměřené na změnu vlastností a zpracování materiálů obsahujících radioaktivní prvky nebo prvky, na kterých dochází k jaderným reakcím Technologie jaderné energetiky: - Technologie jaderných reaktorů využívající tepelné neutrony -Technologie jaderných reaktorů s rychlými neutrony -Technologie vysokoteplotních a ultravysokoteplotních jaderných reaktorů

Jaderné chemické technologie: - Technologie jaderných surovin a jaderného paliva - Technologie materiálů jaderné technologie Jaderné technologie izotopového obohacování a výroby monoizotopových a vysoce čistých látek: - Technologie plynové difúze - Technologie odstředivky - Laserové technologie Jaderné lékařské technologie

Růst populace a globální spotřeba energie ve světě, akutní nedostatek energie, který se bude jen zvyšovat s vyčerpáním přírodních zdrojů a rychlejším růstem poptávky po ní; Rostoucí konkurence o omezené a nerovnoměrně rozdělené zdroje fosilních paliv; prohlubování komplexu environmentálních problémů a zvyšující se environmentální omezení; rostoucí závislost na nestabilní situaci v regionech zemí vyvážejících ropu a postupné zvyšování cen uhlovodíků; Ustanovení, která jsou neměnná pro vytváření prognóz v oblasti budoucích scénářů:

Rostoucí rozdíl v úrovni spotřeby energie nejbohatších a nejchudších zemí, rozdíl v úrovni spotřeby energie různých zemí, vytvářející potenciál pro sociální konflikty; tvrdá konkurence mezi dodavateli technologií pro jaderné elektrárny; potřeba rozšířit rozsah aplikace jaderných technologií a rozsáhlého energetického technologického využití jaderných reaktorů pro výrobní oblasti; nutnost provádět strukturální změny a reformy v drsných podmínkách tržní ekonomiky atd. Ustanovení, která jsou neotřesitelná pro tvorbu prognóz v oblasti budoucích scénářů:

Podíl zemí na globálních emisích CO 2 USA - 24,6 % Čína - 13 % Rusko - 6,4 % Japonsko - 5 % Indie - 4 % Německo - 3,8 %. Jaderná elektrárna s elektrickým výkonem 1 GW ušetří ročně 7 milionů tun emisí CO 2 ve srovnání s tepelnými elektrárnami na uhlí a 3,2 milionu tun emisí CO 2 ve srovnání s tepelnými elektrárnami na plyn.

Jaderný vývoj Po celém světě je v provozu asi 440 komerčních jaderných reaktorů. Většina z nich se nachází v Evropě a USA, Japonsku, Rusku, Jižní Koreji, Kanadě, Indii, Ukrajině a Číně. MAAE odhaduje, že do 15 let bude spuštěno nejméně 60 dalších reaktorů. Přes různorodost typů a velikostí existují pouze čtyři hlavní kategorie reaktorů: Generace 1 - reaktory této generace byly vyvinuty v 50. a 60. letech 20. století a jedná se o upravené a zvětšené jaderné reaktory pro vojenské účely, určené k pohonu ponorek popř. pro výrobu plutonia Generace 2 – do této klasifikace patří naprostá většina reaktorů v komerčním provozu. Generace 3 – reaktory této kategorie jsou v současné době uváděny do provozu v některých zemích, zejména v Japonsku. Generace 4 – to zahrnuje reaktory, které jsou ve fázi vývoje a jejichž zavedení se plánuje za několik let.

Jaderný vývoj Reaktory 3. generace se nazývají „pokročilé reaktory“. V Japonsku již fungují tři takové reaktory a další jsou ve vývoji nebo výstavbě. Ve vývoji je asi dvacet různých typů reaktorů této generace. Většina z nich jsou „evoluční“ modely vyvinuté na základě reaktorů druhé generace se změnami provedenými na základě inovativních přístupů. Generace 3 se podle Světové jaderné asociace vyznačuje následujícími body: Standardizovaný návrh pro každý typ reaktoru umožňuje urychlit licenční řízení, snížit náklady na dlouhodobý majetek a délku stavebních prací. Zjednodušený a robustnější design, díky kterému se s nimi snadněji manipuluje a jsou méně náchylné k poruchám během provozu. Vysoká dostupnost a delší životnost - přibližně šedesát let. Snížení možnosti havárií s tavením aktivní zóny Minimální dopad na životní prostředí. Hluboké vyhoření paliva pro snížení spotřeby paliva a výrobního odpadu. Generace 3

Jaderné reaktory třetí generace Evropský tlakovodní reaktor (EPR) EPR je model vyvinutý z francouzského N4 a německého KONVOI, návrhy druhé generace uvedené do provozu ve Francii a Německu. Modulární reaktor s kuličkovým ložem (PBMR) PBMR je vysokoteplotní plynem chlazený reaktor (HTGR). Tlakovodní reaktor K dispozici jsou následující typy velkých reaktorů: APWR (vyvinutý Mitsubishi a Westinghouse), APWR+ (japonský Mitsubishi), EPR (francouzský Framatome ANP), AP-1000 (americký Westinghouse), KSNP+ a APR-1400 (korejský společnosti) a CNP-1000 (China National Nuclear Corporation). V Rusku společnosti Atomenergoproekt a Gidropress vyvinuly vylepšený VVER-1200.

Koncepce reaktoru vybrané pro generaci 4 GFR – Plynem chlazený rychlý reaktor LFRolem chlazený rychlý reaktor MSR – Reaktor s roztavenou solí: Uranové palivo se taví v soli fluoridu sodného, ​​která cirkuluje grafitovými kanály aktivní zóny. Teplo vznikající v roztavené soli je odváděno do sekundárního okruhu Rychlý reaktor chlazený sodíkem VHTR - Ultravysokoteplotní reaktor: Výkon reaktoru 600 MW, aktivní zóna chlazená heliem, grafitový moderátor. Je považován za nejslibnější a nejslibnější systém zaměřený na výrobu vodíku. Očekává se, že výroba energie VHTR bude vysoce účinná.

Vědecký výzkum je základem pro činnost a rozvoj jaderného průmyslu Veškeré praktické činnosti jaderné energetiky jsou založeny na výsledcích základního a aplikovaného výzkumu vlastností látek Základní výzkum: základní vlastnosti a struktura hmoty, nové zdroje energie na úroveň fundamentálních interakcí Výzkum a kontrola vlastností materiálů - Nauka o radiačních materiálech, tvorba strukturních korozivzdorných, žáruvzdorných, radiačně odolných ocelí, slitin a kompozitních materiálů

Vědecký výzkum je základem pro činnost a rozvoj jaderného průmyslu Design, design, technologie. Tvorba přístrojů, zařízení, automatizace, diagnostika, řízení (všeobecné, střední a přesné strojírenství, výroba přístrojů) Modelování procesů. Vývoj matematických modelů, výpočetních metod a algoritmů. Vývoj paralelních výpočetních metod pro provádění neutronických, termodynamických, mechanických, chemických a dalších výpočetních studií pomocí superpočítačů

AE ve střednědobém horizontu Očekává se, že svět zdvojnásobí kapacitu jaderné energie do roku 2030. Očekávaného zvýšení kapacity jaderné energie lze dosáhnout na základě dalšího rozvoje technologií tepelných neutronových reaktorů a jaderného palivového cyklu s otevřenou smyčkou Hlavní problémy moderní jaderné energetiky elektrárny souvisí s akumulací vyhořelého jaderného paliva (nejedná se o radioaktivní odpad!) a rizikem šíření ve světě citlivých technologií jaderného palivového cyklu a jaderných materiálů

Úkoly pro vytvoření technologické základny pro velké jaderné elektrárny Vývoj a implementace množivých reaktorů rychlých neutronů v jaderných elektrárnách Úplné uzavření jaderného palivového cyklu v jaderných elektrárnách pro všechny štěpné materiály Organizace sítě mezinárodního jaderného paliva a energie centra pro poskytování řady služeb v oblasti jaderného palivového cyklu Vývoj a realizace reaktorů v jaderných elektrárnách pro zásobování průmyslovým teplem, výrobu vodíku, odsolování vody a další účely Zavedení optimálního schématu pro recyklaci vysoce radiotoxických minoritních aktinidů v jaderné energetice rostliny

VÝROBA A APLIKACE VODÍKU Při oxidaci metanu na niklovém katalyzátoru jsou možné tyto hlavní reakce: CH 4 + H 2 O CO + ZH 2 – 206 kJ CH 4 + CO 2 2CO + 2H 2 – 248 kJ CH 4 + 0,5 O 2 CO + 2H kJ CO + H 2 O CO 2 + N kJ Vysokoteplotní konverze se provádí v nepřítomnosti katalyzátorů při teplotách °C a tlacích do 3035 kgf/cm 2, neboli 33,5 Mn/m 2; v tomto případě dochází téměř k úplné oxidaci metanu a dalších uhlovodíků kyslíkem na CO a H 2. CO a H 2 se snadno oddělují.

VÝROBA A APLIKACE VODÍKU Redukce železa z rudy: 3CO + Fe 2 O 3 2Fe + 3CO 2 Vodík je schopen redukovat mnoho kovů z jejich oxidů (např. železo (Fe), nikl (Ni), olovo (Pb), wolfram (W), měď (Cu) atd.). Takže při zahřátí na teplotu °C a vyšší se železo (Fe) redukuje vodíkem z kteréhokoli z jeho oxidů, například: Fe 2 O 3 + 3H 2 = 2Fe + 3H 2 O

Závěr Přes všechny své problémy zůstává Rusko velkou „jadernou“ velmocí, a to jak z hlediska vojenské síly, tak z hlediska potenciálu ekonomického rozvoje (jaderné technologie v ruské ekonomice). Jaderný štít je garantem ruské nezávislé hospodářské politiky a stability po celém světě. Volba jaderného průmyslu jako motoru ekonomiky nejprve umožní pozvednout strojírenství, výrobu přístrojů, automatizaci a elektroniku atd. na slušnou úroveň, při níž dojde k přirozenému přechodu od kvantity ke kvalitě.