Sviluppo delle tecnologie nucleari. La tecnologia nucleare è garante dello sviluppo stabile in Russia

AGENZIA FEDERALE PER L'ISTRUZIONE

ISTITUTO DI INGEGNERIA FISICA DI MOSCA (UNIVERSITÀ STATALE)

V.A. Abside A.N. Shmelev

Per studenti universitari

Mosca 2008

UDC 621.039.5(075) BBK 31.46ya7 A77

Abside V.A., Shmelev A.N. Tecnologie nucleari: Esercitazione. M.:

MEPhI, 2008. – 128 pag.

Viene presentata una breve descrizione delle principali tecnologie del moderno ciclo del combustibile nucleare: dall'estrazione del minerale di uranio allo smaltimento dei rifiuti radioattivi. L'attenzione principale è rivolta ai principi di base incorporati in ciascuna tecnologia, una descrizione delle apparecchiature utilizzate e le condizioni per l'implementazione del processo tecnologico. Viene fornita un'analisi dell'importanza di ciascuna tecnologia per il mantenimento del regime di non proliferazione nucleare.

Il manuale è destinato agli studenti specializzati nel campo della contabilità, del controllo dei materiali nucleari e della protezione fisica degli impianti nucleari pericolosi, per il supporto metodologico del programma educativo del master "FZU e K NM" nella direzione della "Fisica tecnica", formazione di ingegneri fisici nella specialità 651000 nella direzione di "Fisica e tecnologie nucleari" "e futuri specialisti del ciclo del combustibile nucleare.

Il manuale è stato preparato come parte del Programma Educativo Innovativo.

Revisore: Dr. Phys.-Math. Scienze Yu.E. Titarenko

ISBN 978-5-7262-1031-5 © Istituto di ingegneria fisica di Mosca (Università statale), 2008

INTRODUZIONE

Oggetto del corso sono le tecnologie nucleari, o tecnologie per la manipolazione dei materiali nucleari (NM), che solitamente comprendono quelle sostanze senza le quali è impossibile avviare e procedere due reazioni nucleari autosufficienti, accompagnate dal rilascio di una grande quantità di energia .

1. Reazione a catena della fissione dei nuclei di isotopi pesanti.

Ad esempio, quando l'isotopo 235 U viene fissionato dai neutroni, si formano due prodotti di fissione, 2-3 neutroni capaci di continuare la reazione e vengono rilasciati circa 200 MeV di energia termica:

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

Pertanto, i materiali nucleari includono isotopi di uranio e torio (da elementi naturali), isotopi di elementi transuranici artificiali (principalmente plutonio, nonché isotopi Np, Am, Cm, Bk Cf). Ciò include anche 233 U, un isotopo artificiale dell'uranio, che può essere ottenuto mediante irradiazione di neutroni del torio.

2. La reazione di fusione termonucleare di nuclei di isotopi leggeri.

Ad esempio, quando deuterio e trizio interagiscono, si formano nuclei di elio e neutroni e vengono rilasciati circa 21 MeV di energia termica:

D + T → 4 He + n + 21 MeV.

Pertanto, gli isotopi nucleari includono gli isotopi dell'idrogeno: deuterio e trizio. L'idrogeno naturale contiene lo 0,015% di deuterio. Il trizio non si trova nell'idrogeno naturale a causa del suo rapido decadimento (emivita T1/2 = 12,3 g). Anche l'acqua pesante (D2 O) e il litio sono classificati come materiali nucleari, perché l'isotopo del litio 6 Li è in grado di produrre intensamente trizio nella reazione 6 Li(n,α )T. La sezione d'urto per la reazione (n,α) di 6 Li per neutroni termici è 940 barn. Contenuto di 6 Li in litio naturale –

Pertanto, i NM includono:

1) fonte NM – minerali di uranio e torio, uranio naturale

E torio, uranio impoverito (uranio a contenuto ridotto 235 U);

2) materiali nucleari speciali – uranio arricchito (uranio con contenuto aumentato 235 U), plutonio di qualsiasi composizione isotopica e 233 U;

3) elementi transuranici (Np, Am, Cm, Bk, Cf);

4) acqua pesante, deuterio, trizio, litio.

Le prime tre categorie di materiali nucleari sono associate all'energia nucleare, basata sulla reazione di fissione dei nuclei pesanti da parte dei neutroni, e la quarta - alla reazione termonucleare degli isotopi leggeri. Poiché la realizzazione di centrali elettriche basate su questa reazione resta un problema irrisolto, il corso si concentrerà sulle tecnologie basate sui materiali nucleari delle prime tre categorie.

Le tecnologie nucleari comprendono le tecnologie per la produzione di materiali nucleari, il loro stoccaggio, utilizzo, trasporto, lavorazione, l'eventuale riutilizzo di materiali nucleari rigenerati o il loro smaltimento se un ulteriore utilizzo è impossibile.

Molta attenzione nel corso sarà prestata al collegamento delle tecnologie nucleari con le questioni relative alla manipolazione sicura dei materiali nucleari. Il termine “sicurezza” in relazione ai materiali nucleari può essere utilizzato in senso ampio, includendo la sicurezza dalle radiazioni, la sicurezza nucleare e la sicurezza relativa alla proliferazione delle armi nucleari.

Sotto la protezione dalle radiazioni si riferisce alla protezione dai fattori dannosi derivanti dall'esposizione diretta a tutti i tipi di radiazioni ionizzanti.

Sotto sicurezza nucleareè inteso come prevenire uno stato critico di un sistema contenente NM, vale a dire prevenire il verificarsi di una reazione a catena di fissione autosufficiente. Una violazione della sicurezza nucleare potrebbe provocare un'esplosione nucleare, un'esplosione termica o, come minimo, un'epidemia di radiazioni e una sovraesposizione del personale.

In materia di sicurezza in relazione alla proliferazione dei materiali nucleari,

è necessaria la sicurezza contro il furto di materiali nucleari allo scopo di creare ordigni esplosivi nucleari o armi radiologiche. L’AIEA attualmente utilizza il termine “sicurezza nucleare” per riferirsi a questo tipo di sicurezza, in contrapposizione al termine “sicurezza nucleare”, che si riferisce alla sicurezza nucleare sopra menzionata.

L'obiettivo principale di questo corso sarà la descrizione delle tecnologie nucleari e la loro analisi dal punto di vista di garantire la non-

distribuzione di materiali nucleari, vale a dire dal punto di vista della sicurezza nucleare. La non proliferazione dei materiali nucleari può essere garantita se, lavorando con essi, si creano condizioni tali che il furto e l’uso di materiali nucleari per scopi illegali diventi così difficile e pericoloso, e il rischio di essere scoperti da tali azioni è così alto che i potenziali trasgressori sarebbero costretti ad abbandonare le loro intenzioni.

Ciò significa che le tecnologie nucleari devono essere dotate di un sistema di protezione fisica, contabilità e controllo dei materiali nucleari in modo che:

a) è stato molto difficile raggiungere gli YAM e rubarli; b) qualsiasi furto di una piccola quantità di materiale nucleare da parte del personale della struttura

fu rapidamente scoperto e ulteriori tentativi di furto furono bloccati;

c) il furto autorizzato di materiali nucleari è stato facilmente scoperto dalle autorità di controllo nazionali o internazionali.

Quindi, l'argomento principale del corso è la tecnologia nucleare dal punto di vista della non proliferazione nucleare.

Di seguito verranno discusse le seguenti questioni principali:

1. Ciclo del combustibile nucleare (NFC). Rassegna delle fasi principali del ciclo del combustibile nucleare dall'estrazione dei materiali nucleari naturali allo smaltimento dei rifiuti radioattivi (RAW).

2. Tecnologie per l'estrazione e la lavorazione primaria dei materiali nucleari naturali.

3. Riserve in depositi di materiali nucleari naturali e tasso di produzione.

4. Tecnologie di arricchimento di materiale nucleare per la produzione di combustibile nucleare. Tecnologie di arricchimento dal punto di vista della non proliferazione.

5. Metodologia per il calcolo dell'intensità di lavoro e dell'intensità energetica delle tecnologie di arricchimento. La separazione funziona. Intensità energetica delle operazioni di separazione in diverse tecnologie.

6. Tecnologie per la produzione di combustibile nucleare, barre di combustibile e assemblaggi di combustibile.

7. Tecnologie per l'utilizzo di materiali nucleari nei reattori nucleari. Strategie per le operazioni di ricarica.

8. Stoccaggio temporaneo del combustibile nucleare irraggiato (SNF) nelle centrali nucleari e suo trasporto.

9. Tecnologie per il trattamento chimico del combustibile nucleare esaurito. Tecnologie di ritrattamento con maggiore protezione contro la proliferazione di materiale nucleare.

10. Tecnologie per il trattamento e lo smaltimento dei rifiuti radioattivi. Progetti per la realizzazione di impianti di stoccaggio di rifiuti radioattivi in ​​formazioni geologiche.

Capitolo 1. CONCETTO DI COMBUSTIBILE NUCLEARE

Il combustibile nucleare è materiale nucleare contenente nuclidi che si scindono quando interagiscono con i neutroni. I nuclidi fissili sono:

1) isotopi naturali dell'uranio e del torio;

2) isotopi artificiali del plutonio (prodotti della cattura sequenziale di neutroni da parte degli isotopi, a partire da 238 U);

3) isotopi di elementi transuranici (Np, Am, Cm, Bk, Cf);

4) isotopo artificiale 233 U (prodotto di cattura di neutroni di thori-

Di norma, gli isotopi di uranio, plutonio e torio con un numero di massa pari (isotopi “pari” 238 U, 240 Pu, 242 Pu, 232 Th) sono fissili

solo neutroni ad alta energia (la soglia della reazione di fissione per loro è di circa 1,5 MeV). Allo stesso tempo, gli isotopi di uranio e plutonio con un numero di massa dispari (isotopi “dispari” 235 U, 239 Pu, 241 Pu, 233 U) vengono fissionati da neutroni di qualsiasi energia, compresi i neutroni termici. Inoltre, minore è l'energia dei neutroni, maggiori sono le microsezioni per la fissione degli isotopi dispari.

Lo spettro dei neutroni emessi durante la fissione è uno spettro di neutroni veloci (energia media 2,1 MeV) che rallentano rapidamente al di sotto della soglia di fissione degli isotopi con numero pari. Ciò significa che una reazione a catena di fissione su isotopi pari è difficile da ottenere, poiché solo una piccola frazione di neutroni ha energie superiori alla soglia di fissione di questi isotopi. Allo stesso tempo, per mantenere una reazione a catena sugli isotopi dispari, è auspicabile rallentare i neutroni di fissione fino all'energia termica, il che è abbastanza realistico.

Il combustibile nucleare contenente solo isotopi fissili naturali (235 U, 238 U, 232 Th) è chiamato primario. Il combustibile nucleare contenente nuclidi fissili ottenuti artificialmente (233 U, 239 Pu, 241 Pu) è chiamato secondario.

Gli isotopi 238 U e 232 Th sono materiali nucleari naturali, inadatti all'uso come combustibile nucleare, poiché vengono fissionati solo da neutroni veloci. Ma questi isotopi possono essere utilizzati per produrre nuclidi fissili artificiali

(233 U, 239 Pu), cioè per la riproduzione del combustibile nucleare secondario. Questi nuclidi sono spesso chiamati isotopi fertili.

Allo stato attuale, l’energia nucleare si basa sull’uranio naturale, composto da tre isotopi:

1) 238 U; contenuto – 99,2831%; emivita T1/2 =

4,5 10 9 anni;

2) 235 U; contenuto – 0,7115%; emivita T1/2 = 7,1 108 anni;

3) 234U; contenuto – 0,0054%; Emivita T1/2 = 2,5 105 anni.

A proposito, l'età della Terra (circa 6 miliardi di anni) è paragonabile al tempo di dimezzamento di 238 U.

È interessante notare che 234 U è il prodotto di un decadimento α di 238 U e di due decadimenti β di isotopi intermedi. Questa catena di transizioni isotopiche può essere scritta nella seguente forma:

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

Tutti gli isotopi dell'uranio sono radioattivi, emettono particelle α con un'energia di 4,5–4,8 MeV e possono anche fissione spontanea con emissione di neutroni (ad esempio, 13 n/s con 1 kg di 238 U).

L'isotopo 235 U è l'unico materiale nucleare naturale che può condividere neutroni di qualsiasi energia (compresi i neutroni termici) con la formazione di una quantità in eccesso di neutroni veloci. È grazie a questi neutroni in eccesso che diventa possibile una reazione a catena di fissione. Ma nell'uranio naturale l'isotopo 235 U è contenuto solo allo 0,71%. La maggior parte dei reattori attualmente in funzione funzionano con uranio arricchito con l'isotopo 235 U al 2–5%. I reattori veloci utilizzano uranio arricchito al 15-25%. I reattori di ricerca utilizzano spesso uranio con arricchimento medio-alto (fino al 90%). L’AIEA attualmente raccomanda che i paesi membri convertano gradualmente i loro reattori di ricerca in combustibili con un arricchimento non superiore al 20%. La massa critica dell'uranio arricchito al 20% è di 830 kg e il furto di una tale quantità di uranio dai reattori di ricerca è praticamente impossibile.

L'uranio arricchito è l'uranio contenente 235 U in una quantità maggiore della sua concentrazione nell'uranio naturale. L'uranio si distingue:

1) poco arricchito – X 5 < 5%;

2) medio arricchito – X 5 dal 5 al 20%;

3) altamente arricchito – X 5 dal 20 al 90%;

4) super-arricchito (grado armi) – X 5 > 90%.

Quando si produce uranio arricchito, come sottoprodotto si forma uranio impoverito, vale a dire uranio con un contenuto di 235 U inferiore ai livelli naturali. Le moderne tecnologie di arricchimento sono accompagnate dalla formazione di uranio impoverito, il cui contenuto di 235 U è solitamente pari allo 0,2–0,3%.

Il contenuto di 235U dell’uranio naturale (0,71%) non è sempre stato così se si considerano le scale temporali geologiche. L'emivita del 235 U è circa 6 volte più breve di quella del 238 U (0,7·109 anni contro 4,5·109 anni). Pertanto in precedenza l'arricchimento dell'uranio naturale era superiore allo 0,71%. Nella miniera di uranio di Oklo (Gabon) nel 1973 fu scoperto uranio con un contenuto anormalmente basso di 235 U, pari solo allo 0,44%. In precedenza non era mai stata osservata alcuna deviazione del contenuto di 235 U dal valore standard dello 0,71%. Studi computazionali hanno dimostrato che circa 1,8 miliardi di anni fa, quando l'arricchimento dell'uranio naturale era di circa il 3%, in presenza di un moderatore, come l'acqua leggera, una reazione a catena di fissione o un reattore nucleare naturale, sorsero all'interno del minerale di uranio e è stato mantenuto per circa 600 mila anni "Oklo", a seguito del quale sono bruciati 235 U. Secondo i calcoli, la potenza termica media di "Oklo" era di 25 kW con un flusso di neutroni di 4.108 n/cm2 s. La produzione totale di energia di Oklo in 600mila anni ammonta a 15 GW all'anno, che equivale alla produzione di energia di LNPP per 2,5 anni.

L'isotopo principale dell'uranio naturale, 238 U, dopo la cattura dei neutroni, si trasforma in combustibile nucleare secondario, l'isotopo 239 Pu, dopo due successivi decadimenti β:

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

L'accumulo dell'isotopo 233 U avviene in modo simile quando il torio naturale viene irradiato con neutroni. Quando i neutroni vengono catturati, il 232 Th si trasforma in 233 U dopo due decadimenti β:

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

Ma per poter effettuare queste trasformazioni in un reattore nucleare, è necessario che lì si trovi il combustibile nucleare primario, cioè isotopo 235 U, in grado di avviare una reazione a catena di fissione autosufficiente, accompagnata dalla generazione di neutroni in eccesso, che può essere utilizzata per produrre combustibile nucleare secondario nelle reazioni di cattura di neutroni con isotopi fertili. La presenza nel combustibile dei reattori termoelettrici di una grande quantità dell'isotopo fertile 238 U (95–97%) consente la riproduzione parziale del combustibile nucleare.

Vengono utilizzati i seguenti tipi di combustibile nucleare:

1) metalli puri, leghe metalliche, composti intermetallici;

2) ceramiche (ossidi, carburi, nitruri);

3) ceramica metallica(le particelle di cermet del combustibile metallico sono disperse in una matrice ceramica);

4) carburante disperso (le microparticelle di carburante in un guscio protettivo sono disperse in una matrice inerte, ad esempio grafite).

La principale forma strutturale di combustibile in un reattore nucleare è l'elemento combustibile (elemento combustibile). È costituito da una parte attiva, che contiene combustibile e materiali nucleari, e da un guscio ermetico esterno. Tipicamente, il guscio è realizzato in metallo (acciai inossidabili, leghe di zirconio) e nelle barre di combustibile sferiche di microparticelle di carburante HTGR sono rivestite con strati di carburo di silicio e carbonio pirolitico.

barre di combustibile fisse: 5–10 mm di diametro, 2,5–6 m di lunghezza, cioè h/d 500. Numero tipico di barre di combustibile in un reattore: VVER-440 contiene circa 44.000 barre di combustibile, VVER-1000 - 48.000 barre di combustibile, RBMK-1000 - 61.000 barre di combustibile. Le barre di combustibile sono combinate in gruppi di combustibile (FA): da diversi pezzi a diverse centinaia di barre di combustibile in un FA. Nei gruppi di combustibile, le barre di combustibile sono strettamente distanziate, vengono create le condizioni per una rimozione affidabile del calore dalle barre di combustibile e per compensare l'espansione termica dei loro materiali.

I reattori di terza generazione sono chiamati "reattori avanzati". Tre di questi reattori sono già operativi in ​​Giappone, e altri sono in fase di sviluppo o costruzione. Ci sono una ventina di diversi tipi di reattori di questa generazione in fase di sviluppo. La maggior parte di essi sono modelli “evolutivi”, sviluppati sulla base di reattori di seconda generazione, con modifiche apportate sulla base di approcci innovativi. Secondo la World Nuclear Association, la Generazione 3 è caratterizzata dai seguenti punti: Una progettazione standardizzata per ogni tipo di reattore consente di accelerare la procedura di licenza, riducendo il costo delle immobilizzazioni e la durata dei lavori di costruzione. Design semplificato e più robusto, che li rende più facili da maneggiare e meno soggetti a guasti durante il funzionamento. Elevata disponibilità e maggiore durata: circa sessant'anni. Riduce la possibilità di incidenti dovuti alla fusione del nucleo.Impatto minimo sull'ambiente. Esaurimento profondo del carburante per ridurre il consumo di carburante e gli sprechi di produzione.

LA FINE DEL CAPITALISMO È INEVITABILE

Finora, l’attuale industria dell’energia nucleare nel mondo utilizza l’uranio, che esiste sotto forma di due isotopi: uranio-238 e uranio-235. L'uranio-238 ha altri tre neutroni. Pertanto, in natura (a causa delle peculiarità della genesi del nostro Universo) c'è molto più uranio-238 che “235”. Nel frattempo, per l’energia nucleare – affinché avvenga una reazione a catena – è necessario l’uranio-235. È su questo isotopo, isolato dalla massa dell'uranio naturale, che fino ad oggi si sta sviluppando l'energia nucleare.

L'UNICO PROGRAMMA POSITIVO

L’unica direzione promettente in cui l’energia nucleare può essere sviluppata è la fissione forzata dell’uranio-238 e del torio-232. In esso, i neutroni non vengono presi come risultato di una reazione a catena, ma dall'esterno. Da un acceleratore potente e compatto collegato al reattore. Queste sono le cosiddette YRES: centrali nucleari relativistiche nucleari. Igor Ostretsov e il suo team sono sostenitori dello sviluppo di questa particolare direzione, considerandola la più economica (uso di uranio-238 naturale e torio) e sicura. Inoltre, YRES può essere un fenomeno di massa.

Tuttavia, è stato proprio per aver tentato di trasmettere questa idea ai vertici della Federazione Russa e per aver dichiarato che tutte e tre le direzioni dello sviluppo di Rosatom sono vicoli ciechi che I. Ostretsov è stato espulso dalla Commissione presidenziale per la modernizzazione. E il suo Istituto di Ingegneria Nucleare è fallito.

Si tratta di un'idea di vecchia data: adattare un acceleratore di particelle elementari a un reattore nucleare e ottenere energia completamente sicura. Cioè, il risultato è un reattore a prova di esplosione dove non c'è massa supercritica di prodotti fissili. Un tale reattore può funzionare con uranio proveniente da discariche di rifiuti di impianti radiochimici, uranio naturale e torio. I flussi di nucleoni dall'acceleratore svolgono il ruolo di attivatore-accenditore. Tali reattori subcritici non esploderanno mai; non producono plutonio per uso militare. Inoltre, possono “postbruciare” i rifiuti radioattivi e il combustibile nucleare irradiato (barre di combustibile). Qui è possibile trasformare completamente i prodotti attinidi di lunga vita provenienti da elementi combustibili (elementi combustibili) di sottomarini e vecchie centrali nucleari in isotopi di breve durata. Cioè, il volume dei rifiuti radioattivi diminuisce in modo significativo. In effetti, è possibile creare un nuovo tipo di energia nucleare sicura: relativistica. Allo stesso tempo, risolverà per sempre il problema della carenza di uranio per le centrali.

C’era solo un problema: gli acceleratori erano troppo grandi e assetati di energia. Hanno ucciso l’intera “economia”.

Ma in Unione Sovietica, nel 1986, furono sviluppati i cosiddetti acceleratori lineari di protoni a onde indietro, abbastanza compatti ed efficienti. Il lavoro su di essi è stato svolto presso la filiale siberiana dell'Accademia delle scienze dell'URSS dallo studente di fisica e tecnologia A.S. Bogomolov (un compagno di studi di I. Ostretsov all'Istituto di fisica e tecnologia) come parte della creazione di armi a raggi: un'arma asimmetrica russa e una risposta economica al programma americano di “guerre stellari”. Questi veicoli si adattano perfettamente al vano di carico del pesante aereo Ruslan. Guardando al futuro, diciamo in una variante tecnologica, c'è la possibilità di creare centrali elettronucleari sicure e molto economiche. In un'altra opzione, gli acceleratori d'onda inversa possono rilevare una testata nucleare (centrale nucleare) da una grande distanza e disabilitarne i dispositivi, causando la distruzione del nucleo o della testata nucleare. In sostanza, queste sono proprio le cose che i membri del team di Igor Nikolaevich Ostretsov si propongono di costruire oggi nella Federazione Russa.

Se torniamo indietro nel tempo, gli acceleratori basati sull'onda all'indietro dell'accademico Bogomolov hanno ricevuto in Occidente il nome BWLAP - Backward Wave Linear Accelerator for Protons. Gli americani, nel 1994, studiando il patrimonio scientifico e tecnico dell'URSS sconfitta e cercando qualcosa di prezioso da rimuovere dalle sue macerie, apprezzarono molto gli acceleratori della Siberia.

ANNI PERDUTI

In sostanza, con un governo normale, i russi avrebbero potuto sviluppare la tecnologia YRT già negli anni ’90, ottenendo sia energia nucleare ultraefficiente che armi senza precedenti.

Davanti a me ci sono le lettere inviate nel 1994 e nel 1996 all'allora primo vice primo ministro Oleg Soskovets da due leggendari accademici sovietici: Alexander Savin e Gury Marchuk. Alexander Savin partecipa al progetto nucleare dell'URSS sotto la guida di Lavrenty Beria e Igor Kurchatov, vincitore del Premio Stalin e successivamente capo dell'Istituto centrale di ricerca "Kometa" (sistemi di allarme satellitare per attacchi missilistici nucleari e caccia satellitari dell'IS). Guriy Marchuk è un importante organizzatore del lavoro nel campo della tecnologia informatica, ex capo del Comitato statale per la scienza e la tecnologia (GKNT) dell'Unione Sovietica.

Il 27 aprile 1996, Alexander Ivanovich Savin scrive a Soskovets che, sotto la guida dell'Istituto centrale di ricerca "Kometa", gruppi dirigenti dell'Accademia delle scienze dell'URSS e dei ministeri della difesa stavano lavorando alla creazione di "tecnologie avanzate per la creazione di raggi sistemi di difesa missilistica." Proprio per questo motivo è stato creato l’acceleratore BWLAP. A. Savin delinea le aree di possibile applicazione di questa tecnologia: non solo la costruzione di centrali nucleari sicure, ma anche la creazione di complessi altamente sensibili per il rilevamento di esplosivi nei bagagli e nei container e la creazione di mezzi per il trattamento di radioattivi a lunga vita rifiuti (attinidi) in isotopi a vita breve e un radicale miglioramento dei metodi di radioterapia e diagnosi del cancro utilizzando fasci di protoni.

Ed ecco una lettera di Guriy Marchuk allo stesso O. Soskovets datata 2 dicembre 1994. Dice che la filiale siberiana dell'Accademia delle scienze è pronta da tempo per lavorare sulla creazione di centrali nucleari con reattori subcritici. E già nel maggio 1991, G. Marchuk, in qualità di presidente dell'Accademia delle scienze dell'URSS, si rivolse a M. Gorbachev (materiale 6618 della cartella speciale del presidente dell'URSS) con una proposta “sull'implementazione su larga scala del lavoro su acceleratori lineari – tecnologie a duplice uso”. Qui si concentravano i punti di vista di progettisti accademici generali come A.I. Savin e V.V. Glukhikh, nonché dei vicepresidenti dell'Accademia delle scienze V.A. Koptyug e R.V. Petrov e altre autorità scientifiche.

Guriy Ivanovich ha affermato a Soskovets: espandiamo la costruzione di acceleratori nella Federazione Russa, risolviamo il problema dei rifiuti radioattivi, utilizziamo i siti del Ministero dell'Energia Atomica della Federazione Russa a Sosnovy Bor. Fortunatamente, sia il capo di Minatom V. Mikhailov che l'autore del metodo di accelerazione delle onde all'indietro A. Bogomolov sono d'accordo su questo. Perché l'alternativa a un simile progetto è solo l'accettazione delle proposte americane “pervenute alla filiale siberiana dell'Accademia russa delle scienze, ... di svolgere il lavoro con fondi e sotto il pieno controllo degli Stati Uniti con il loro trasferimento e attuazione nei laboratori nazionali del loro paese - a Los Alamos, Argonne e Brookhaven. Non possiamo essere d'accordo su questo..."

Alla fine del 1994, Marchuk propose di coinvolgere nel progetto sia Sosnovy Bor che la NPO Electrophysics di San Pietroburgo, segnando così l’inizio di un’economia innovativa: l’afflusso di “fondi in valuta estera tanto necessari da parte dei consumatori stranieri... allo sviluppo di prodotti in un settore altamente saturo dal punto di vista scientifico...” Cioè, quello sovietico. A questo proposito, il bisonte era ben 10-15 anni avanti rispetto alle autorità russe: dopotutto, l’articolo “Avanti Russia!” è uscito solo nell'autunno del 2009.

Ma poi i bisonti scientifici sovietici non furono ascoltati. Già nel 1996 A. Savin informò O. Soskovets: non hanno dato soldi, nonostante la vostra risposta positiva nel 1994, nonostante il sostegno del Comitato statale per l'industria della difesa e del Ministero dell'energia atomica della Federazione Russa. Ne vale la pena il programma Phystechmed. Dammi 30 milioni di dollari...

Non autorizzato…

Oggi, se implementiamo il programma con l'Istituto di ricerca scientifica di ingegneria nucleare di base tutto russo, il programma per la creazione di una nuova generazione di centrali nucleari (YARES - stazioni relativistiche nucleari) richiederà un massimo di 12 anni e richiederà 50 miliardi dollari. In realtà, 10 miliardi saranno spesi per lo sviluppo di moderni acceleratori di onde inverse. Ma il mercato delle vendite qui è di oltre 10 trilioni di “verdi”. Allo stesso tempo, devono essere create centrali nucleari superpotenti ma sicure per le navi (sia di superficie che sottomarine) e, in futuro, per i veicoli spaziali.

È solo necessario rilanciare il programma per la costruzione di acceleratori sull'onda inversa. Magari anche in termini di cooperazione internazionale.

DI QUANTI NUOVI BLOCCHI HAI BISOGNO?

Secondo I. Ostretsov, semplicemente non esiste alternativa alla direzione relativistica dell'energia nucleare. Almeno mezzo secolo avanti. Gli ES relativistici nucleari sono sicuri e puliti.

Potrebbero diventare un bene di esportazione e un mezzo per fornire in modo rapido ed economico al mondo intero energia pulita e a buon mercato. Qui non ci sono concorrenti né centrali solari né eoliche. Per raggiungere uno standard di vita dignitoso, una persona ha bisogno di 2 kilowatt di potenza. Cioè, per l'intera popolazione del pianeta (in futuro - 7 miliardi di anime) è necessario disporre di 14mila unità nucleari da un milione di kW ciascuna. E ora ce ne sono solo 4mila (vecchi tipi, non YRT), se conti ogni blocco come più di un milione. Non è un caso che negli anni ’70 l’AIEA parlasse della necessità di costruire 10mila reattori entro il 2000. Ostretsov è fiducioso: questi dovrebbero essere solo reattori nucleari che funzionano con uranio e torio naturali.

Non è necessario accumulare carburante qui e puoi costruire immediatamente tutti i blocchi necessari. Allo stesso tempo, le centrali dei reattori nucleari non producono plutonio. Non esiste alcun problema di proliferazione delle armi nucleari. E il prezzo del combustibile stesso per l'energia nucleare sta diminuendo molte volte.

FATTORE OSTRETSOV

Oggi il leader di coloro che stanno cercando di sviluppare il YRT nella Federazione Russa è Igor Ostretsov.

Durante gli anni sovietici fu un ricercatore e designer di successo. Grazie a lui, negli anni '70, nacquero gli equipaggiamenti per l'invisibilità al plasma per le testate dei missili balistici, e poi per il missile da crociera X-90 “Meteor”. Basti pensare che grazie all'acceleratore al plasma di litio dell'esperimento Matsesta, la navicella spaziale di classe Soyuz è scomparsa dallo schermo radar (riducendo la visibilità radio della navicella di 35-40 decibel). Successivamente, l'attrezzatura è stata testata su un razzo di tipo "Satana" (nel suo libro, I. Ostretsov ricorda calorosamente l'aiuto ricevuto dall'assistente del progettista generale del razzo, Leonid Kuchma). Quando il Matsesta fu acceso, la testata missilistica semplicemente scomparve dagli schermi radar. Il plasma che avvolgeva la “testa” in volo disperdeva le onde radio. Questi lavori di I. Ostretsov sono ancora estremamente importanti oggi - per sfondare il promettente sistema di difesa missilistica statunitense. Fino al 1980, Igor Ostretsov ha svolto con successo un lavoro sulla creazione di apparecchiature al plasma per il missile da crociera ipersonico ad alta quota Meteorite. Qui le onde radio non venivano disperse dal plasma (perché il razzo volava nell'atmosfera), ma venivano assorbite da esso. Ma questa è una storia diversa.

Nel 1980, Igor Ostretsov andò a lavorare presso l'Istituto di ricerca di ingegneria nucleare. Fu lì che pensò al problema di creare l'energia nucleare più pulita possibile con il minimo di rifiuti e di non produrre materiali fissili per le armi nucleari. Inoltre, uno che non utilizzerebbe il raro uranio-235.

La soluzione al problema risiede in un ambito poco studiato: l’effetto dei neutroni ad alta energia sugli attinidi “non fissili”: torio e uranio-238. (La loro fissione avviene a energie superiori a 1 MeV.) “In linea di principio, i neutroni di qualsiasi energia possono essere prodotti utilizzando acceleratori di protoni. Tuttavia, fino a poco tempo fa, gli acceleratori avevano fattori di efficienza estremamente bassi. Solo alla fine del XX secolo sono emerse le tecnologie che hanno permesso di creare acceleratori di protoni di efficienza sufficientemente elevata…” scrive lo stesso ricercatore.

Grazie alla sua conoscenza con l'accademico Valery Subbotin, legato alla liquidazione dell'incidente di Chernobyl, I. Ostretsov ha potuto condurre un esperimento nel 1998 presso l'Istituto di fisica nucleare di Dubna. Vale a dire, l'elaborazione di un assemblaggio di piombo utilizzando un grande acceleratore con un'energia protonica di 5 gigaelettronvolt. Il piombo cominciò a dividersi! Cioè, è stata fondamentalmente dimostrata la possibilità di creare energia nucleare (una combinazione di un acceleratore e un reattore subcritico), dove non erano necessari né l'uranio-235 né il plutonio-239. Con grandi difficoltà è stato possibile realizzare l'esperimento del 2002 presso l'acceleratore di Protvino. Un trattamento di 12 ore di un bersaglio di piombo presso un acceleratore nell'intervallo di energia da 6 a 20 GeV ha portato al fatto che il piombo... 10 giorni “fonile” come metallo radioattivo (8 roentgen è il valore di dose sulla sua superficie a Primo). Sfortunatamente, I. Ostretsov non ha avuto l'opportunità di condurre esperimenti simili con torio e uranio-238 (attinidi). È iniziata una strana opposizione da parte del Ministero dell'Energia Atomica russo. Ma la cosa principale è stata dimostrata: l’energia nucleare relativistica che utilizza tipi di combustibile “grezzo” è possibile.

SULLA SOGLIA DI UNA POSSIBILE SVOLTA ENERGETICA

Mancava una cosa: un acceleratore piccolo ma potente. E fu trovato: si trattava di un acceleratore Bogomolov su un'onda all'indietro. Come scrive I. Ostretsov, i reattori subcritici con acceleratori consentiranno di raggiungere la più alta concentrazione di nuclei fissili - quasi al cento per cento (al 2-5% nei reattori attuali e al 20% nei reattori a neutroni veloci).

Le centrali nucleari relativistiche (NRES) potranno utilizzare le colossali riserve di torio della Federazione Russa (1,7 milioni di tonnellate). Dopotutto, a soli 20 km dallo stabilimento chimico siberiano (Tomsk-7) c'è un gigantesco deposito di torio, accanto ad esso c'è una ferrovia e l'infrastruttura di un potente impianto chimico. YRES può funzionare per decenni con un carico del reattore. Allo stesso tempo, a differenza dei reattori a neutroni veloci, non producono “esplosivi nucleari”, il che significa che possono essere esportati in sicurezza.

All'inizio degli anni 2000, Igor Ostretsov venne a conoscenza degli acceleratori lineari compatti di A. Bogomolov, lo incontrò e brevettarono essenzialmente una nuova tecnologia di energia nucleare. Abbiamo calcolato gli investimenti di capitale necessari, stimato il programma di lavoro e chi li avrebbe eseguiti. Pertanto il periodo per la creazione del primo YRES non è superiore a 12 anni.

E gli stessi acceleratori d’onda inversa sono una super innovazione. La macchina Bogomolov, grande quanto un filobus, si adatta a bordo del Ruslan e diventa un rilevatore di armi nucleari a grande distanza e può distruggerle con un raggio di protoni. Si tratta, infatti, di un'arma a raggio che può essere resa ancora più avanzata e a lungo raggio. Ma nel prossimo futuro sarà possibile creare una tecnologia per rilevare le cariche nucleari trasportate da sabotatori e terroristi (ad esempio su navi civili) e per distruggerle con un raggio di particelle diretto. Ci sono calcoli che mostrano: un raggio di neutroni può distruggere il reattore navale di una nave bersaglio in un millisecondo, trasformandolo in una "mini-Chernobyl" a causa dell'accelerazione frenetica.

E, naturalmente, YRT include tecnologie al plasma di radioinvisibilità - per missili e aerei della futura Russia.

L’unica cosa che resta da fare è creare un centro scientifico statale per l’energia relativistica nucleare e lo sviluppo delle tecnologie delle radiazioni nucleari. Nessun capitale privato, infatti, ha il diritto di operare in un settore del genere, che peraltro ha un carattere “doppio” pronunciato. Il gioco vale la candela: avendo sviluppato l’energia nucleare, i russi ne diventeranno i monopolisti e trarranno profitti esorbitanti da un mercato completamente nuovo. Quanto costa solo l'attività di trattamento completo, con l'aiuto di Yares, dei rifiuti nucleari a lunga vita rimasti dopo la chiusura delle vecchie centrali nucleari! Si tratta di centinaia di miliardi di dollari.

FASCICOLO. Da una lettera del deputato della Duma di Stato della Federazione Russa Viktor Ilyukhin al presidente Dmitry Medvedev.

“...Da dieci anni il nostro Paese lavora sulle tecnologie relativistiche nucleari (NRT), basate sull'interazione di fasci di particelle cariche ottenuti mediante acceleratori con i nuclei di elementi pesanti.

Le tecnologie dell'energia nucleare si stanno sviluppando in cinque aree principali: 1) energia; 2) applicazioni militari, principalmente armi a raggi; 3) ispezione a distanza del trasporto non autorizzato di materiali nucleari; 4) fisica fondamentale; 5) varie applicazioni tecnologiche, in particolare mediche.

Lo strumento per l'implementazione dell'YRT è l'acceleratore modulare compatto di onde indietro (BWLAP).

Sono stati ottenuti brevetti russi per tecnologie di accelerazione e radiazione nucleare basate su protoni e nuclei pesanti, compreso l'uranio (I.N. Ostretsov e A.S. Bogomolov).

Un esame della possibilità di creare armi a raggi basate sulle tecnologie delle radiazioni nucleari è stato effettuato da specialisti della 12a direzione principale del Ministero della Difesa russo e di Rosatom, che hanno confermato la realtà della creazione di armi a raggi basate sulle radiazioni nucleari, di gran lunga superiori in tutti rispetto alle armi a raggi create oggi dai paesi avanzati (USA, Cina, Giappone, Francia).

Pertanto, al momento, solo la Russia può creare un complesso di combattimento, la cui creazione tutti i paesi sviluppati stanno cercando di creare e che può cambiare radicalmente i metodi di guerra e gli equilibri di potere nel mondo.

Sulla questione dello sviluppo dei lavori sulle tecnologie delle radiazioni nucleari, il 6 dicembre 2008 si è tenuto un incontro con il presidente del Consiglio della Federazione dell'Assemblea federale della Federazione Russa S.M. Mironov con la partecipazione della direzione della 12a Direzione Principale del Ministero della Difesa russo, dei rappresentanti responsabili del Consiglio della Federazione della Federazione Russa, del centro nucleare VNIIEF (Sarov) e degli autori delle tecnologie sulle radiazioni nucleari..."

TRISTE REALTÀ

Ora le strade di Ostretsov e Bogomolov si sono divise. Lo Stato non ha finanziato i lavori sugli acceleratori russi d’onda inversa. E abbiamo dovuto cercare clienti occidentali. La tecnologia BWLAP di Bogomolov non appartiene solo a lui. E altri hanno trovato clienti negli Stati Uniti. Fortunatamente il pretesto è buono: sviluppare una tecnologia per il rilevamento a lungo raggio di cariche nucleari in nome della lotta al terrorismo internazionale. Un nuovo accademico (dai tempi di Eref, modello del 2003) Valery Bondur si è occupato della questione. Direttore generale dell'istituzione statale - Centro scientifico per il monitoraggio aerospaziale "Aerospaziale" del Ministero dell'Istruzione e della Scienza e dell'Accademia russa delle Scienze, redattore capo della rivista "Earth Exploration from Space". Come hanno scritto Viktor Ilyukhin e Leonid Ivashov al Presidente della Federazione Russa: “Attualmente, il nostro Paese ha completato i lavori di ricerca teorica e sperimentale sul metodo di ispezione remota dei materiali nucleari nell'ambito di un contratto con la società statunitense DTI (CIA). L'accordo n. 3556 del 27 giugno 2006 è stato stipulato dalla società "Isintek", dall'accademico Bondur V.G. (Appendice 1) con il sostegno dell'FSB della Federazione Russa. Ora negli Stati Uniti (Los Alamos Laboratory) è stata presa la decisione di creare un vero e proprio sistema di ispezione e combattimento basato sul lavoro svolto nel nostro Paese.

Secondo la legge russa, le opere di questa classe devono essere sottoposte all'esame del 12° Istituto della 12a Amministrazione Statale del Ministero della Difesa della Federazione Russa prima di essere trasferite all'estero. Questa disposizione viene palesemente violata con la piena connivenza dell'Amministrazione del Presidente della Federazione Russa, del Consiglio di Sicurezza della Federazione Russa e di Rosatom.

Questo programma, se attuato, consentirà al nostro Paese, insieme agli Stati in cui sarà installato il sistema di ispezione a distanza, di controllare la proliferazione dei materiali nucleari nel mondo, ad esempio, nel quadro di un'organizzazione internazionale per combattere il terrorismo nucleare , che sarebbe opportuno che fosse guidato da uno dei massimi leader russi. Inoltre, tutto il lavoro sarà finanziato con fondi esteri.

Ti chiediamo, caro Dmitry Anatolyevich, di dare istruzioni per condurre immediatamente un esame dei materiali trasferiti negli Stati Uniti e stabilire la cerchia delle persone coinvolte in questa violazione senza precedenti degli interessi fondamentali e della sicurezza della Federazione Russa. A questo scopo, create un gruppo di lavoro composto da rappresentanti della vostra amministrazione, della 12a Direzione Principale del Ministero della Difesa della RF e degli autori di questa lettera..."

Pertanto, i frutti del lavoro dedicato dei fisici innovativi nazionali potrebbero andare negli Stati Uniti. E lì, e non qui, si svilupperanno le tecnologie relativistiche nucleari: l’energia e le armi della prossima era…

PER CHI LAVORA L'ATTUALE ROSATOM?

Ebbene, per ora Rosatom è impegnata a lavorare principalmente nell'interesse degli Stati Uniti.

Sai perché non vuole notare la vera prospettiva nello sviluppo? Perché la sua funzione principale è il trasferimento delle riserve sovietiche di uranio-235 alle centrali nucleari americane (accordo HEU-LEU, Gore-Chernomyrdin, 1993).

Perché Rosatom acquista partecipazioni in imprese straniere di estrazione di uranio naturale? Per arricchirlo nelle nostre imprese costruite in URSS (e quindi a buon mercato) - e fornire nuovamente combustibile per le centrali nucleari all'America. Gli Stati Uniti riducono così al minimo i costi di produzione dell’elettricità. Sì, e il combustibile nucleare irradiato - SNF - verrà inviato dall'Occidente alla Federazione Russa per il riciclaggio.

Qual è la prospettiva qui? La prospettiva per la Russia è puramente coloniale...

Nonostante la diversità e le differenze degli scenari per il futuro sviluppo energetico, esistono alcune disposizioni irremovibili per fare previsioni in questo settore:

1. crescita della popolazione e del consumo energetico globale nel mondo;
2. Crescente concorrenza per risorse di combustibili fossili limitate e distribuite in modo non uniforme;
3. crescente dipendenza dalla situazione instabile nelle aree dei paesi esportatori di petrolio;
4. crescenti restrizioni ambientali;
5. la crescente differenza nel consumo energetico tra i paesi più ricchi e quelli più poveri.

In queste condizioni, il ruolo dell’energia nucleare (NE) sta diventando sempre più importante come fattore stabilizzante nello sviluppo energetico e socio-politico.

Nonostante tutti i suoi problemi, la Russia “nucleare” rimane una grande potenza sia in termini di potenza militare che in termini di sviluppo economico (tecnologia nucleare nell’economia russa).

È stato il presidente russo a parlare alle Nazioni Unite in occasione del Summit del Millennio (settembre 2000) con l'iniziativa di garantire la stabilità energetica dello sviluppo basato sulle tecnologie nucleari. Questa iniziativa si è rivelata estremamente tempestiva e ha trovato il sostegno della comunità mondiale: quattro risoluzioni della Conferenza generale dell’AIEA e due risoluzioni dell’Assemblea generale delle Nazioni Unite accolgono l’iniziativa del Presidente russo come incontro alle aspirazioni dei paesi in via di sviluppo e come un modo per armonizzare le relazioni tra paesi industriali e paesi in via di sviluppo.

L'iniziativa del Presidente della Federazione Russa è un'azione politica, non un progetto tecnico. Quindi questo è stato accettato dalla comunità mondiale e si è riflesso nel progetto internazionale INPRO dell'AIEA - sullo sviluppo di un concetto innovativo di centrali nucleari e ciclo del combustibile nucleare (NFC), escludendo l'uso dei materiali e delle tecnologie più “sensibili” nel settore energetico globale – plutonio “libero” e uranio altamente arricchito, e aprendo al mondo prospettive fondamentalmente nuove di vita” (settembre 2000).

L'attuazione del progetto internazionale INPRO ha permesso di unire gli sforzi di esperti di 21 paesi membri dell'AIEA e di sviluppare requisiti e criteri per lo sviluppo di centrali nucleari, centrali nucleari e cicli di combustibile nucleare.

L'enfasi sul contenuto delle proposte del presidente come iniziativa politica ha permesso di “sanare” il clima dell'AIEA, considerata dai paesi occidentali come un'organizzazione con funzioni di polizia, orientando l'AIEA al ruolo di forum mondiale per discutere le questioni posto dell'energia nucleare nel mondo e, in particolare, per i paesi in via di sviluppo - secondo l'iniziativa del presidente. Inoltre, l'iniziativa del Presidente della Federazione Russa implica il trasferimento della nuova tecnologia nucleare innovativa delle centrali nucleari e dei cicli del combustibile nucleare a una nuova generazione di scienziati e ingegneri - come eredità della nostra conoscenza ed esperienza. Il nuovo programma AIEA nel campo della “conservazione della conoscenza” si concentra sulla preservazione della conoscenza e dell’esperienza nel campo più avanzato e chiave per lo sviluppo futuro (ma non richiesto oggi) dell’energia nucleare: reattori a neutroni veloci in un ciclo chiuso del combustibile nucleare.

La conservazione e il trasferimento della conoscenza a una nuova generazione si sovrappone al compito della cooperazione globale nel campo dell’energia nucleare: “Ovest – Est” e “Nord – Sud”; trasferire la conoscenza sia nel tempo che nello spazio - in nuove regioni (principalmente nei paesi in via di sviluppo, dove vivono i 4/5 della popolazione del pianeta e viene utilizzata meno di 1/25 della capacità di energia nucleare).

Questo è stato il motivo per cui è stata avanzata l'iniziativa per la creazione di un'Università nucleare internazionale (su iniziativa dell'AIEA, sostenuta dalla World Nuclear Association (WNA) e dall'Associazione mondiale degli operatori nucleari (WANO)) - uno sviluppo logico delle iniziative del Presidente della Federazione Russa.

Tuttavia, nell'attuazione pratica del programma di sviluppo dell'energia nucleare nel paese e nell'attuazione dei nostri progetti tecnici sul mercato internazionale, le tendenze negative diventano sempre più chiaramente evidenti. Il primo campanello è già suonato: la perdita della gara d'appalto in Finlandia, che significa per gli specialisti una perdita pratica di possibilità di un posto sul mercato non solo in Europa, ma anche (per gli stessi motivi che in Finlandia) una diminuzione del possibilità di successo nei prossimi decenni in Cina, così come in altri paesi asiatici. Inoltre, nel prossimo futuro la situazione sul mercato internazionale diventerà molto meno favorevole per i seguenti motivi:

• smantellamento delle centrali nucleari a cui Rosatom (TVEL Concern) fornisce carburante (centrale nucleare di Ignalina, alcune unità di Kozloduya, ecc.);
• adesione all'Unione Europea dei paesi dell'Europa orientale - proprietari di centrali nucleari con reattori di tipo VVER;
• la fine delle forniture di combustibile nucleare agli Stati Uniti nell’ambito del contratto HEU-LEU dopo il 2013;
• messa in servizio di un impianto con tecnologia centrifuga negli USA dopo il 2006;
• creazione di multinazionali nel settore nucleare (concentrazione delle risorse, riduzione dei costi);
• attuazione di nuovi progetti competitivi di centrali nucleari sviluppati dagli Stati Uniti (AR-1000,
• HTGR) e altri paesi (EPR).

Inoltre, ci sono una serie di difficoltà interne che complicano lo sviluppo dell’industria nucleare (insieme alla mancanza di fondi di investimento):

• smantellamento delle centrali nucleari al termine della loro vita utile;
• chiusura di tre reattori industriali a Zheleznogorsk e Seversk;
• riduzione delle riserve di materie prime di uranio a basso costo accumulate negli anni precedenti;
• restrizioni ai diritti delle imprese unitarie statali;
• investimenti imperfetti e politiche tariffarie.

Anche con il massimo utilizzo possibile dei fondi propri delle imprese (in conformità con la strategia energetica della Russia), il contributo delle centrali nucleari al bilancio energetico del paese sarà molto modesto, nonostante l'enorme potenziale tecnologico e di personale dell'energia "nucleare" .

La situazione è notevolmente peggiorata di recente a causa della riforma del complesso nucleare russo e della trasformazione del potente ente governativo Minatom nell'agenzia Rosatom. Nella fase iniziale del successo dello sviluppo del complesso energetico e di difesa nucleare, il ruolo dello Stato è stato decisivo sotto tutti gli aspetti: organizzativo, finanziario e scientifico, perché questo complesso determinò il potere sovrano del paese e l'economia futura. Per gli specialisti è ovvio che lo scudo nucleare del Paese e le tecnologie nucleari globali sono le due facce di un unico complesso scientifico e tecnologico. Senza un uso pacifico ed economicamente vantaggioso della tecnologia nucleare, uno “scudo nucleare” o farà crollare l’economia russa o diventerà uno “scudo” che non garantisce la completa sicurezza del Paese.

Allo stesso tempo, il meccanismo principale e il fondamento della sovranità della Russia - il complesso nucleare - si è rivelato al di fuori della sfera di influenza diretta del capo dello stato, il presidente della Russia.

Di conseguenza, la mancanza di chiarezza in una vera strategia energetica nucleare porta ad una perdita di continuità tra le generazioni. Pertanto, la Russia, il paese più avanzato nello sviluppo di reattori a neutroni veloci e nel campo dell’istruzione nucleare superiore, non dispone attualmente di un programma nazionale per preservare la conoscenza e l’esperienza nucleare, così come non dispone di un programma nazionale per la partecipazione l’Università Mondiale del Nucleare.

ULTERIORE SVILUPPO DELL'ENERGIA NUCLEARE

Un ulteriore sviluppo efficace delle tecnologie nucleari a causa della loro speciale “sensibilità” è impossibile senza una stretta cooperazione internazionale. Allo stesso tempo, è molto importante identificare correttamente quella nicchia tecnologica e di “mercato” dove gli sviluppi interni hanno ancora priorità.

Nel prossimo futuro sul mercato mondiale dell'energia nucleare tradizionale ci sarà un'ulteriore espansione del reattore europeo Power Reactor (EPR), che ha vinto la gara d'appalto in Finlandia, nonché dei reattori americani AR-1000 e asiatici (coreani e giapponesi).

La mancanza di un progetto tecnico completo e l'incertezza riguardo ai tempi della dimostrazione di riferimento del VVER di nuova generazione (VVER-1500), così come la mancanza di un progetto VVER-1000 "standard", completamente completato, rendono la posizione della Russia nel mercato estero dei propulsori tradizionali vulnerabile. Per selezionare un programma d'azione, è necessario, prima di tutto, condurre un'analisi comparativa dei principali indicatori dei progetti nazionali VVER-1000 e VVER-1500 con i loro concorrenti occidentali al momento dell'attuazione.

In queste condizioni, tenendo conto degli obblighi contrattuali in Cina e India, è necessario concentrare i fondi sul completamento e sulla dimostrazione per i mercati nazionali ed esteri di un VVER-1000 competitivo standard e sull'implementazione di un progetto tecnico di VVER-1500 comparabile in termini di prestazione all’EPR.

Il mercato (interno ed esterno) delle piccole centrali nucleari innovative potrebbe essere potenzialmente favorevole per la Russia. Vasta esperienza nazionale nello sviluppo e nella creazione di centrali nucleari per la flotta navale e rompighiaccio (più di 500 reattori nucleari) e l'unicità delle centrali nucleari domestiche ad acqua-acqua e metallo liquido (Pb-Bi), insieme a il mercato energetico potenzialmente enorme dei paesi in via di sviluppo, rende quest’area una priorità per i mercati nazionali ed esteri. La Russia è un terreno di prova ideale per dimostrare lo sviluppo armonioso delle centrali nucleari tradizionali (con unità VVER-1000) e gli sviluppi innovativi delle piccole centrali nucleari (elettricità, desalinizzazione, riscaldamento). Allo stesso tempo, si può dimostrare la possibilità di affittare la fornitura di un “prodotto” (unità nucleare, combustibile), piuttosto che di tecnologia, che è una delle possibilità per risolvere il problema della “non proliferazione”.

Decisivo qui potrebbe essere la creazione di piccole centrali nucleari trasportabili (ad esempio galleggianti) con un periodo di funzionamento continuo (senza sovraccarico durante l'intero periodo di funzionamento) di ~ 10-20 anni.

Il ruolo dei reattori a neutroni veloci per il futuro sviluppo dell'energia nucleare come base per risolvere il problema dell'approvvigionamento di combustibile utilizzando sia i cicli di combustibile chiusi uranio-plutonio che torio-uranio è generalmente riconosciuto.

È importante il ruolo dello sviluppo e dell’implementazione di una nuova generazione di reattori autofertilizzanti a neutroni veloci e di nuovi metodi di ritrattamento del combustibile nucleare per chiudere il ciclo del combustibile nucleare e risolvere il problema della fornitura virtualmente illimitata di combustibile per l’energia nucleare. Il livello avanzato riconosciuto della tecnologia dei reattori veloci in Russia, l’unico paese che gestisce un reattore commerciale di questo tipo, combinato con l’esperienza nel ritrattamento del combustibile nucleare, consentirà alla Russia, a lungo termine, di rivendicare il ruolo di uno dei leader nel settore dell’energia nucleare globale. , fornendo servizi per la produzione e il ritrattamento del combustibile nucleare a molti paesi in tutto il mondo, riducendo allo stesso tempo il rischio di proliferazione delle armi nucleari, anche attraverso l’utilizzo energetico del plutonio “ad uso militare”.

Una condizione necessaria e obbligatoria per risolvere questo problema è, innanzitutto, lo sviluppo di un ciclo del combustibile nucleare completamente chiuso, che richiederà investimenti piuttosto seri in:

• complesso per la produzione di combustibile al plutonio per reattori veloci e combustibile MOX per reattori VVER;
• complesso di trattamento del combustibile del plutonio;
• complesso per la produzione e la lavorazione del combustibile al torio.

La questione della costruzione di una centrale nucleare con BN-800 è attualmente difficile da risolvere. La costruzione richiede molti costi. Come argomenti a favore della necessità di una rapida costruzione del BN-800 vengono forniti i seguenti:

• lavorazione del combustibile uranio-plutonio;
• utilizzo energetico del plutonio “in eccedenza” per uso militare;
• conservazione delle conoscenze e dell'esperienza nello sviluppo di reattori veloci in Russia.

Allo stesso tempo, gli investimenti di capitale specifici e il costo dell'elettricità fornita per BN-800 superano significativamente quelli delle centrali nucleari con reattori VVER.

Inoltre, sembra costoso realizzare l'intero complesso di produzione per chiudere il ciclo del carburante e utilizzarlo solo per un BN-800.

È impossibile realizzare appieno i benefici dell’energia nucleare senza la sua partecipazione alla produzione di combustibile liquido artificiale per i trasporti e altre applicazioni industriali. La creazione di centrali nucleari con reattori ad elio ad alta temperatura è un modo per utilizzare l'energia nucleare per produrre idrogeno e il suo uso diffuso nell'era dell'economia dell'idrogeno. Per raggiungere questo obiettivo è necessario completare lo sviluppo del progetto e realizzare un'unità dimostrativa per lo sviluppo di reattori ad alta temperatura raffreddati ad elio in grado di generare calore a temperature fino a 1000°C, per la produzione di energia elettrica ad alta efficienza nel ciclo delle turbine a gas e per la fornitura di calore ed elettricità ad alta temperatura ai processi di produzione dell'idrogeno, nonché ai processi tecnologici di desalinizzazione dell'acqua, industrie chimiche, di raffinazione del petrolio, metallurgiche e di altro tipo.

La maggior parte degli analisti riconosce che le sfide innovative dell’energia nucleare dovranno essere affrontate nei prossimi due decenni per garantire l’introduzione commerciale delle nuove tecnologie negli anni Trenta di questo secolo.

Pertanto, oggi ci troviamo di fronte all’urgente necessità di sviluppare e implementare innovazioni tecnologiche che garantiscano lo sviluppo a lungo termine e su larga scala dell’energia nucleare del Paese, tecnologie nucleari che garantiscano l’attuazione del loro ruolo storico nel futuro della Russia. Risolvere questo problema è impossibile da soli. È necessaria una cooperazione attiva con la comunità nucleare globale. Tuttavia, questa comunità mondiale sta mostrando la sua intenzione di lasciarci sul ciglio della strada del nucleare.

Lo sviluppo di tecnologie nucleari innovative è un compito difficile e ad alta intensità di capitale. La sua soluzione va oltre il potere di un paese. Pertanto, nella comunità mondiale sta emergendo la cooperazione nello sviluppo di tecnologie nucleari innovative, sia a livello intergovernativo che a livello di società industriali. Ciò è indicativo

in relazione all'Accordo sullo sviluppo di sistemi energetici nucleari di nuova generazione firmato il 28 febbraio 2005 da USA, Inghilterra, Francia, Giappone e Canada: reattore veloce ad elio; reattore veloce di sodio; reattore veloce al piombo; reattore a sali fusi; reattore ad acqua leggera con parametri supercritici; reattore ad altissima temperatura. La Russia, che ha un’esperienza unica in alcune di queste tecnologie, non partecipa a questo partenariato. Cos'è questa: scomunica temporanea o posizione stabile dei nostri partner occidentali?

AZIONI NECESSARIE

È necessaria una politica statale attiva nel complesso dei combustibili e dell'energia del Paese, volta a garantire lo sviluppo accelerato della tecnologia nucleare: con una concentrazione di sforzi e fondi per aumentare il sostegno statale nella politica di investimento e in progetti innovativi sull'energia nucleare.

È necessario creare meccanismi finanziari ed economici per sostenere e stimolare le attività innovative nel campo dell'energia nucleare.

È ovvio che il mercato, senza ulteriori misure di regolamentazione governativa, non guida l’economia del paese su una traiettoria di sviluppo ad alta tecnologia, e l’energia nucleare e il ciclo del combustibile nucleare sono una delle aree di cambiamento strutturale nell’economia del paese e di svolta tecnologie del 21° secolo.

Sembra necessario ripristinare effettivi legami aziendali nella catena “scienza – progetto – industria” basata su metodi economici, rafforzando al tempo stesso il ruolo dei principali centri scientifici statali, che sono e saranno “esperti collettivi” garantendo la competenza delle decisioni delle strutture statali in il campo della tecnologia nucleare.

È necessario dare priorità ai progetti innovativi (anche con la partecipazione attiva di esperti russi al progetto internazionale INPRO dell'AIEA), concentrare gli sforzi (finanziari e organizzativi) su tecnologie e risultati che possano fornire alla Russia un posto degno nel mercato internazionale della tecnologia nucleare ed espandere le capacità di esportazione del paese. È necessario stabilire una cooperazione internazionale per sviluppare sistemi nucleari di nuova generazione.

È necessario garantire l'accumulo, la conservazione e il trasferimento delle conoscenze e delle esperienze nel campo nucleare, con il coinvolgimento attivo dei ricercatori del settore nucleare attraverso incentivi economici (finanziari, ecc.) e organizzativi per studenti, dottorandi e l'attrazione di ingegneri, ricercatori e scienziati leader a lavorare nelle università e nei dipartimenti nucleari “principali” del paese: MEPhI, OIATE, MVTU, MPEI, MIPT, MAI, MSU, ecc. L’attuazione pratica del compito di preservare la conoscenza e l’esperienza nucleare può essere raggiunto attraverso lo sviluppo, l’approvazione e l’attuazione di un “programma nazionale” in questo settore, la creazione del Centro nucleare russo di conoscenza e tecnologia (centro scientifico ed educativo integrato).

CONCLUSIONE

Gli interessi a lungo termine dell’energia e della sicurezza nazionale della Russia, nonché lo sviluppo sostenibile del Paese, richiedono un aumento della quota di energia nucleare nella produzione di elettricità, idrogeno e calore industriale e domestico. La vasta esperienza tecnologica e il potenziale scientifico e tecnico accumulati in 50 anni di energia nucleare nel paese consentono alla Russia, in condizioni adeguate e con una politica di innovazione, di raggiungere “l’avanguardia nucleare” e diventare uno dei leader della prossima era nucleare a beneficio dei suoi dipendenti, nonché un fornitore leader di tecnologie, attrezzature, conoscenze ed esperienze nucleari per i paesi in via di sviluppo.

Tecnologie nucleari di base Le tecnologie nucleari sono tecnologie basate sul verificarsi di reazioni nucleari, nonché tecnologie volte a modificare le proprietà e la lavorazione di materiali contenenti elementi radioattivi o elementi su cui si verificano reazioni nucleari Tecnologie dell'energia nucleare: - Tecnologie dei reattori nucleari che utilizzano neutroni termici -Tecnologie dei reattori nucleari a neutroni veloci -Tecnologie dei reattori nucleari ad alta e altissima temperatura

Tecnologie chimiche nucleari: - Tecnologie delle materie prime nucleari e del combustibile nucleare - Tecnologie dei materiali della tecnologia nucleare Tecnologie nucleari di arricchimento isotopico e produzione di sostanze monoisotopiche e di elevata purezza: - Tecnologie di diffusione del gas - Tecnologie delle centrifughe - Tecnologie laser Tecnologie mediche nucleari

La crescita della popolazione e del consumo globale di energia nel mondo, una grave carenza di energia, che non farà altro che aumentare man mano che le risorse naturali si esauriranno e la sua domanda crescerà più rapidamente; Crescente concorrenza per risorse di combustibili fossili limitate e distribuite in modo non uniforme; aggravamento di un complesso di problemi ambientali e crescenti restrizioni ambientali; crescente dipendenza dalla situazione instabile nelle regioni dei paesi esportatori di petrolio e dal progressivo aumento dei prezzi degli idrocarburi; Disposizioni immutabili per effettuare previsioni nell’ambito degli scenari futuri:

La crescente differenza nel livello di consumo energetico dei paesi più ricchi e di quelli più poveri, la differenza nei livelli di consumo energetico dei diversi paesi, crea il potenziale per il conflitto sociale; feroce concorrenza tra i fornitori di tecnologia per le centrali nucleari; la necessità di ampliare il campo di applicazione delle tecnologie nucleari e l'uso su larga scala della tecnologia energetica dei reattori nucleari per le aree di produzione; la necessità di realizzare cambiamenti strutturali e riforme nelle dure condizioni di un'economia di mercato, ecc. Disposizioni incrollabili per fare previsioni nel campo degli scenari futuri:

Quote dei paesi nelle emissioni globali di CO 2 USA - 24,6% Cina - 13% Russia - 6,4% Giappone - 5% India - 4% Germania - 3,8%. Una centrale nucleare con una capacità elettrica di 1 GW risparmia 7 milioni di tonnellate di emissioni di CO 2 all'anno rispetto alle centrali termoelettriche alimentate a carbone e 3,2 milioni di tonnellate di emissioni di CO 2 rispetto alle centrali termoelettriche alimentate a gas.

Evoluzione nucleare Ci sono circa 440 reattori nucleari commerciali operativi in ​​tutto il mondo. La maggior parte di essi si trova in Europa e negli Stati Uniti, in Giappone, Russia, Corea del Sud, Canada, India, Ucraina e Cina. L’AIEA stima che almeno altri 60 reattori entreranno in funzione entro 15 anni. Nonostante la varietà di tipi e dimensioni, esistono solo quattro categorie principali di reattori: Generazione 1 - i reattori di questa generazione sono stati sviluppati negli anni '50 e '60 e sono reattori nucleari modificati e ampliati per scopi militari, destinati alla propulsione di sottomarini o per la produzione di plutonio Generazione 2 – la stragrande maggioranza dei reattori in esercizio commerciale appartiene a questa classificazione. Generazione 3 – i reattori di questa categoria sono attualmente in fase di messa in servizio in alcuni paesi, principalmente in Giappone. Generazione 4: comprende i reattori che sono in fase di sviluppo e che dovrebbero essere introdotti tra pochi anni.

Evoluzione nucleare I reattori di terza generazione sono chiamati "reattori avanzati". Tre di questi reattori sono già operativi in ​​Giappone, e altri sono in fase di sviluppo o costruzione. Ci sono una ventina di diversi tipi di reattori di questa generazione in fase di sviluppo. La maggior parte di essi sono modelli “evolutivi”, sviluppati sulla base di reattori di seconda generazione, con modifiche apportate sulla base di approcci innovativi. Secondo la World Nuclear Association, la Generazione 3 è caratterizzata dai seguenti punti: Una progettazione standardizzata per ogni tipo di reattore consente di accelerare la procedura di licenza, riducendo il costo delle immobilizzazioni e la durata dei lavori di costruzione. Design semplificato e più robusto, che li rende più facili da maneggiare e meno soggetti a guasti durante il funzionamento. Elevata disponibilità e maggiore durata: circa sessant'anni. Riduce la possibilità di incidenti dovuti alla fusione del nucleo.Impatto minimo sull'ambiente. Esaurimento profondo del carburante per ridurre il consumo di carburante e gli sprechi di produzione. Generazione 3

Reattori nucleari di terza generazione Reattore europeo ad acqua pressurizzata (EPR) L'EPR è un modello sviluppato dal francese N4 e dal tedesco KONVOI, progetti di seconda generazione commissionati in Francia e Germania. Reattore modulare a letto a sfera (PBMR) Il PBMR è un reattore raffreddato a gas ad alta temperatura (HTGR). Reattore ad acqua pressurizzata Sono disponibili i seguenti tipi di reattori di grandi dimensioni: APWR (sviluppato da Mitsubishi e Westinghouse), APWR+ (Mitsubishi giapponese), EPR (Framatome ANP francese), AP-1000 (Westinghouse americana), KSNP+ e APR- 1400 (Coreano società) e CNP-1000 (China National Nuclear Corporation). In Russia, le società Atomenergoproekt e Gidropress hanno sviluppato un VVER-1200 migliorato.

Concetti di reattore selezionati per la generazione 4 GFR - Reattore veloce raffreddato a gas LFRReattore veloce raffreddato a piombo MSR - Reattore a sali fusi: il combustibile di uranio viene fuso nel sale di fluoruro di sodio che circola attraverso i canali di grafite del nucleo. Il calore generato nel sale fuso viene rimosso al circuito secondario Reattore veloce raffreddato a sodio VHTR - Reattore ad altissima temperatura: potenza del reattore 600 MW, nucleo raffreddato con elio, moderatore in grafite. È considerato il sistema più promettente e promettente volto alla produzione di idrogeno. Si prevede che la generazione di energia VHTR diventerà altamente efficiente.

La ricerca scientifica è la base per l'attività e lo sviluppo dell'industria nucleare Tutte le attività pratiche dell'energia nucleare si basano sui risultati della ricerca fondamentale e applicata sulle proprietà della materia Ricerca fondamentale: proprietà fondamentali e struttura della materia, nuove fonti di energia al livello delle interazioni fondamentali Ricerca e controllo delle proprietà dei materiali - Scienza dei materiali radiativi, creazione di acciai, leghe e materiali compositi strutturali resistenti alla corrosione, al calore, alle radiazioni

La ricerca scientifica è la base per l'attività e lo sviluppo dell'industria nucleare.Design, design, tecnologia. Realizzazione di dispositivi, apparecchiature, automazione, diagnostica, controllo (ingegneria generale, di media e precisione, costruzione di strumenti) Modellazione di processi. Sviluppo di modelli matematici, metodi di calcolo e algoritmi. Sviluppo di metodi di calcolo parallelo per condurre studi neutronici, termodinamici, meccanici, chimici e altri studi computazionali utilizzando supercomputer

EA nel medio termine Si prevede che il mondo raddoppierà la capacità di energia nucleare entro il 2030. L’aumento previsto della capacità di energia nucleare può essere raggiunto sulla base di un ulteriore sviluppo delle tecnologie dei reattori a neutroni termici e del ciclo del combustibile nucleare a circuito aperto. centrali elettriche sono legati all’accumulo di combustibile nucleare esaurito (questi non sono rifiuti radioattivi!) e al rischio di proliferazione nel mondo delle tecnologie sensibili del ciclo del combustibile nucleare e dei materiali nucleari

Compiti per creare una base tecnologica per centrali nucleari su larga scala Sviluppo e implementazione di reattori autofertilizzanti veloci a neutroni nelle centrali nucleari Chiusura completa del ciclo del combustibile nucleare nelle centrali nucleari per tutti i materiali fissili Organizzazione di una rete internazionale di combustibile ed energia nucleare centri per fornire una gamma di servizi nel campo del ciclo del combustibile nucleare Sviluppo e implementazione di reattori nelle centrali nucleari per la fornitura di calore industriale, produzione di idrogeno, desalinizzazione dell'acqua e altri scopi Implementazione di uno schema ottimale per il riciclaggio di attinidi minori altamente radiotossici nell'energia nucleare impianti

PRODUZIONE E APPLICAZIONE DI IDROGENO Durante l'ossidazione del metano su un catalizzatore al nichel sono possibili le seguenti reazioni principali: CH 4 + H 2 O CO + ZH 2 – 206 kJ CH 4 + CO 2 2 CO + 2H 2 – 248 kJ CH 4 + 0,5 O 2 CO + 2H kJ CO + H 2 O CO 2 + N kJ La conversione ad alta temperatura viene effettuata in assenza di catalizzatori a temperature °C e pressioni fino a 3035 kgf/cm 2, o 33,5 Mn/m 2 ; in questo caso si verifica un'ossidazione quasi completa del metano e di altri idrocarburi con ossigeno in CO e H 2. CO e H 2 vengono facilmente separati.

PRODUZIONE E APPLICAZIONE DI IDROGENO Riduzione del ferro dal minerale: 3CO + Fe 2 O 3 2Fe + 3CO 2 L'idrogeno è in grado di ridurre molti metalli dai loro ossidi (come ferro (Fe), nichel (Ni), piombo (Pb), tungsteno (W), rame (Cu), ecc.). Quindi, quando riscaldato ad una temperatura di °C e superiore, il ferro (Fe) viene ridotto con l'idrogeno di uno qualsiasi dei suoi ossidi, ad esempio: Fe 2 O 3 + 3H 2 = 2Fe + 3H 2 O

Conclusione Nonostante tutti i suoi problemi, la Russia rimane una grande potenza “nucleare”, sia in termini di potenza militare che in termini di potenziale di sviluppo economico (tecnologia nucleare nell'economia russa). Lo scudo nucleare è garante della politica economica indipendente della Russia e della stabilità in tutto il mondo. La scelta dell'industria nucleare come motore dell'economia consentirà innanzitutto di portare l'ingegneria meccanica, la costruzione di strumenti, l'automazione, l'elettronica, ecc. ad un livello decente, durante il quale avverrà una transizione naturale dalla quantità alla qualità.