Евгений Рязанцев
Директор Института реакторной технологии и материалов РНЦ "Курчатовский институт"

    Современную высокоразвитую энергетику невозможно представить без атомных энергетических установок. В мировом промышленном комплексе АЭС различного типа являются источником энергии, равным по масштабам гидроэнергетике. По данным МАГАТЭ, на долю АЭС в 1996 году приходилось около 18 % выработки энергии в мире. По динамике развития и масштабам воздействия на экономику атомную энергетику можно сравнить с авиаракетным комплексом, средствами информатики и другими наукоемкими направлениями современной техники. За сорок с небольшим лет атомная энергетика превратилась в важнейшую народно-хозяйственную отрасль, включающую АЭС, машиностроительные предприятия по производству соответствующего оборудования, предприятия ядерного топливного цикла, развитую инфраструктуру для обслуживания и утилизации реакторных отходов, надежную базу фундаментальной и прикладной науки. На смену эйфории 60 – 70-х годов по поводу ускоренного развития АЭС и алармистских настроений 80-х, вызванных Чернобыльской аварией, сегодня пришло трезвое понимание необходимости использования атомной энергии, которая, очевидно, призвана решить в перспективе глобальную энергетическую проблему по мере сокращения ресурсов углеводородного сырья.

    Лидеры атомной энергетики
    Европейский регион внес существенный вклад в развитие атомной энергетики. Здесь, как известно, были введены в эксплуатацию первая в мире АЭС (СССР, Обнинск, 1954 г.) и первый коммерческий реактор (Великобритания, Колдер Холл, 1956 г.). Сегодня Европа сохраняет лидирующее положение в мире и по количеству реакторов (действующих и строящихся), и по их суммарной мощности (табл. 1, 2). Около 30 % энергии, вырабатываемой в европейских странах, приходится на долю АЭС, в странах Евросоюза эта доля еще выше – более 36 %. Несомненно преимущество европейского континента по такому важному показателю, как эксплуатационный опыт АЭС, который выражается в реакторогодах (табл. 3).

    Доля АЭС в структуре энергопроизводства в странах Западной Европы колеблется весьма значительно: от 77 % во Франции (признанный мировой лидер) до примерно 5 % в Нидерландах (табл. 4). В странах Восточной Европы удельный вес атомной энергии в суммарном энергопроизводстве колеблется от 83 % в Литве до 1,8 % в Румынии (табл. 5).
    В бывшем СССР созданием атомной энергетики для выработки электроэнергии (атомные электростанции) начали заниматься под руководством И. В. Курчатова с 1947 года, еще до создания атомного оружия. В дальнейшем в стране была создана уникальная научная база, современные технологии и промышленные мощности, инфраструктура, позволяющие проектировать и изготавливать комплексно все необходимое оборудование реакторных энергетических установок, включая ядерное топливо. Накоплен собственный опыт разработки и создания необходимых материалов и топлива для реакторов атомных энергетических установок различного назначения (атомные электростанции, атомные станции теплоснабжения, ядерные силовые установки для атомных подводных лодок и надводных кораблей, атомных ледоколов и транспортных судов, космических объектов, а также для промышленных ядерных реакторов для наработки оружейного плутония и трития, различных исследовательских и испытательных реакторов, критических сборок и др.).

    Только в рамках программы развития работ по атомным электростанциям были исследованы десятки различных топливных композиций на основе урана и его соединений и более ста модификаций сталей, циркониевых и алюминиевых сплавов, прежде чем были выбраны материалы с заданными свойствами и отработаны оптимальные конструкции изделий на их основе.
    Сегодня Россия имеет мощную индустрию и огромный опыт производства разнообразных ядерных материалов, ядерного топлива для всех типов атомных энергетических, транспортных и исследовательских реакторов и силовых установок и столь же богатый опыт по обращению и радиохимической переработке облученного (отработавшего) топлива. Об уровне отечественных технологий красноречиво свидетельствует опыт использования российского ядерного топлива не только в нашей стране, но и за рубежом, в частности на реакторах АЭС "Ловииза" в Финляндии и фирмы "Сименс" (Германия), к безопасности и надежности которых предъявляются самые жесткие требования.

    Предприятиями Министерства РФ по атомной энергии (бывшего Минсредмаша) было создано более 15 различных проектов реакторных установок только для водо-водяных энергетических реакторов типа ВВЭР (аналог западного реактора PWR) и реакторов большой мощности канального типа – РБМК, построено и введено в эксплуатацию начиная с 1964 года более 70 энергоблоков, включая 25 энергоблоков в зарубежных странах. Энергетические реакторные установки и АЭС, созданные по российским проектам, эксплуатируются в настоящее время в 8 странах мира.

    В центре внимания – ядерный топливный цикл
    Важнейшей частью любого ядерного реактора является активная зона, которая собирается из тепловыделяющих элементов (твэлов), скомпонованных в тепловыделяющие кассеты (ТВС), где и происходит управляемая ядерная реакция деления урана с огромным выделением тепловой энергии. Тепловая мощность реакторов современных АЭС достигает от 1,3 до 4,5 млн. кВт. Тепловыделяющие элементы представляют собой стержни, собранные из таблеток спеченной двуокиси урана невысокого обогащения, содержащих от 2 до 4,5 % урана-235, упакованные в трубчатые оболочки из циркониевых сплавов, загерметизированные с обоих концов пробками-заглушками. Во время работы реактора на мощности температура двуокиси урана за счет деления ядер урана-235 достигает величин 1000 – 2000^оС, и это тепло снимается теплоносителем, который прокачивается через активную зону (вода под давлением до 200 атмосфер, паро-водяная эмульсия или гелий) в зависимости от конструкции и назначения реактора. Теплоноситель, нагретый в активной зоне реактора до температур 300 – 350^оС, а в случае гелия и до 900^оС, поступает в парогенератор, пар вращает турбину, которая вырабатывает электроэнергию.
    Производителем и поставщиком ядерного топлива для всех реакторных установок, созданных в России или с помощью России за рубежом, в настоящее время является ОАО "ТВЭЛ", созданное в 1996 году указом Президента РФ и в соответствии с решением Правительства России. В это общество входят все предприятия ядерного топливного цикла – от добывающих уран до изготавливающих собственно изделия и конструкции активных зон, включая твэлы, ТВС, поглощающие элементы, каналы и другие узлы. ОАО "ТВЭЛ" по характеру своей деятельности – естественная монополия России. Цены на топливо для АЭС внутри страны находятся под контролем Минатома и Минэкономики России, а на мировом рынке определяются рыночной конъюнктурой.
    Одним из ведущих предприятий отрасли является "Машиностроительный завод" (г. Электросталь), на котором были изготовлены твэлы для первого в Евразии физического реактора Ф-1, пущенного И. В. Курчатовым в декабре 1946 года, первой в мире АЭС, первой советской атомной подводной лодки. Завод освоил практически всю номенклатуру ядерного топлива для всех конструкций реакторных установок. Накопленный опыт позволил обеспечить выпуск сложной, отличающейся особой надежностью и длительной работоспособностью в тяжелых реакторных условиях (от 3 до 10 лет) продукции – тепловыделяющих элементов и сборок твэлов для активных зон энергетических ядерных реакторов различных типов (ВВЭР-440, ВВЭР-1000, ЭГП-6, АСТ-500, РБМК-1000, РБМК-1500, БН-600), а также для реакторных установок атомных подводных лодок, надводных кораблей и коммерческих судов морского флота.
    ОАО "ТВЭЛ" сотрудничает с рядом научно-исследовательских и опытно-конструкторских бюро. Среди них Курчатовский институт, Всероссийские научно-исследовательские институты неорганических материалов имени академика А. А. Бочвара, химической технологии, Государственный научный центр "Институт атомных реакторов", ОКБ "Гидропресс", ОКБМ (Н. Новгород), Физико-энергетический институт и другие. Они ведут разработки усовершенствованных твэлов и технологий их изготовления, усовершенствованных топливных циклов для АЭС, обоснования ядерной безопасности, совершенствуют технологии добычи и переработки природного урана, бериллия, лития, производства тантала, циркония, ниобия, золота и т. д. Все научные организации, объединенные в ассоциацию по закрепленной тематике и программе, получают и будут получать свою долю средств от реализации ядерного топлива.

    Программа для России
    В декабре 1997 года Правительство РФ утвердило программу развития атомной энергетики на период 1998 – 2005 годы и на перспективу до 2010 года.
    В ходе осуществления программы мощности отечественных АЭС будут доведены к 2010 году до 27,56 – 29,2 Гвт (в 1997 году – 21,2 Гвт), а производство электроэнергии на АЭС составит к 2010 году около 170 млрд. кВт.ч. Объем добычи природного урана планируется повысить с 3 до 10 – 12 тыс. т. Основная задача – дальнейшее повышение надежности и безопасности функционирования действующих АЭС в связи с продлением срока их эксплуатации. До 2005 года из строя не будет выведен ни один из реакторов первого поколения постройки 1971 – 1975 годов, все они модернизируются и оснащаются современными системами контроля.
    Минатом РФ планирует завершить строительство трех дополнительных энергоблоков на Калининской (3-й блок), Курской (5-й блок) и новой Ростовской АЭС (до 2000 года они должны вступить в строй), а также продолжить работы на Белоярской и Южно-Уральской АЭС, где будут установлены реакторы на быстрых нейтронах – БН-800, способные работать на оружейном плутонии.
    Утвержденная программа развития ядерной энергетики ориентирована в основном на использование собственных доходов Минатома. Из общего объема капитальных вложений в размере 52,9 млрд. деноминированных рублей из федерального бюджета будет выделено всего около 7 %.
    Таким образом атомная промышленность России в сложных условиях переходного периода сумела не только сохранить в целом свой потенциал, но и обеспечила "второе дыхание" развитию ядерной энергетики.