NM831.4587 Реакторы на быстрых нейтронах «готовы к серийному выпуску», утверждает Всемирная ядерная ассоциация.¹ Список Ассоциации включает восемь «находящихся в употреблении» быстрых реакторов, хотя три из них ‒ опытный бридерный реактор в Индии и реакторы Джойо и Мондзю в Японии – не эксплуатируются. Остаются пять быстрых реакторов в мире, три из них – экспериментальные.

Физик-ядерщик Томас Кокрэн (Thomas Cochran) подводит итоги несчастливой истории бридерных реакторов следующим образом: «Программы развития быстрых реакторов провалились в: 1) США, 2) Франции, 3) Великобритании, 4) Германии, 5) Японии, 6) Италии, 7) Советском союзе/России, 8) ВМФ США и 9) ВМФ СССР. Индийская программа не демонстрирует признаков успеха, а китайская программа находится на самой ранней стадии развития».²

21 сентября прошлого года на экстренном заседании кабинета министров Японии было принято решение отказаться от планов перезапуска бридерного реактора Мондзю.³ 19 декабря японское правительство официально заявило о выводе реактора из эксплуатации.

Скучать о нем не станут. «Мондзю не только пригоршнями поглощал деньги налогоплательщиков, но также отличался регулярными авариями и плохим управлением, находясь в строю лишь несколько месяцев на протяжении своего 30-летнего существования», – пишет Japan Times.³

«Многие богатые индустриализированные страны отказались от развития бридерных реакторов из-за технических и финансовых барьеров. Проект замкнутого топливного цикла провален и не поддается исправлению. … Правительству пора принять решение, но не о том, как продолжить работу реактора Мондзю, а о том, как наилучшим образом его закрыть», – отмечала в июне Mainichi Japan.⁵
Мондзю достиг критичности в 1994 году, но  в декабре 1995 года был остановлен из-за утечки натриевого охладителя и пожара. Реактор не запускался до мая 2010 года, а три месяца спустя был остановлен опять после того, как во время перезагрузки Мондзю поставляющий топливо агрегат сорвался с направляющих и упал внутрь реактора. В ноябре 2012 года выяснилось, что Агентство по атомной энергии Японии не выполняло регулярной проверки почти 10 из 39 тысяч деталей оборудования реактора, включая определяющие обеспечение безопасности.

В ноябре 2015 года Управление по ядерному урегулированию объявило, что Агентство по атомной энергии Японии не признано «компетентной организацией, способной обеспечить безопасное управление» реактором Мондзю. 21 сентября 2016 года министр образования Хироказу Мацуно сообщил, что попытки найти альтернативного оператора не имели успеха.³

15 августа 2016 года, менее чем за неделю до чрезвычайного заседания кабмина, Управление по ядерному урегулированию отказалось снять запрет на эксплуатацию Мондзю, наложенный в 2013 году после того, как было выяснилось, что тысячи компонентов оборудования не прошли проверку.⁶

Правительство уже истратило на Мондзю 1,2 триллиона иен (12 млрд долларов; 10,8 млрд евро).⁷ Согласно подсчетам, перезапуск и эксплуатация реактора в течение 10 лет обошелся бы еще в 600 млрд иен (6 млрд долларов; 5,3 млрд евро).⁷ Затраты на обслуживание простаивающего реактора составляют 20 млрд иен в год (200 млн долларов; 177 млн евро).^4,7

Вывод Мондзю из эксплуатации тоже недешев ‒  гораздо дороже, чем в случае обычных легководных реакторов. Агентство по атомной энергии Японии подсчитало в 2012 году, что вывод из эксплуатации реактора Мондзю обойдется в 300 млрд иен (3 млрд долларов; 2,7 млрд евро), включая 130 млрд иен на демонтаж оборудования, 20 млрд иен на удаление ядерного топлива и 150 млрд иен на оплату электроэнергии и труда персонала.⁸

 

Переработка в Японии

С точки зрения логики, за решением демонтировать реактор Мондзю должно последовать решение отказаться от завершения строительства недостроенного завода по переработке плутония в Роккасё. Предполагалось, что обеспечение плутониевым топливом Мондзю ‒ и со временем других быстрых реакторов ‒ будет одной из основных функций Роккасё. Кроме того, в Японии уже хранится астрономического размера – 48 тонн – запас плутония, извлеченного в процессе переработки японского отработавшего топлива на европейских перерабатывающих заводах. В результате деятельности Роккасё ежегодно возникало бы еще по 8-9 тонн извлеченного плутония.

Однако похоже на то, что правительство не собирается отказываться завершения строительства Роккасё, начало эксплуатации которого планируется на 2018 год. Первоначально строительство перерабатывающего завода должно было завершиться в 1997 году, но этот срок переносился более 20 раз по причине технических и иных проблем. Стоимость строительства в настоящее время оценивается в 2,2 триллиона иен (22 млрд долларов; 19,5 млрд евро) ‒ втрое больше изначально запроектированной суммы.⁹

Как оправдать продолжение строительства Роккасё в отсутствие бридерной программы? Японское правительство утверждает, что исследования в области быстрых реакторов не прекратятся. На экстренном заседании 21 сентября правительство приняло решение создать план действий по разработке «демонстрационных быстрых реакторов» до конца года.³ Один из вариантов действий подразумевает попытку перезапуска экспериментального быстрого реактора Джойо в префектуре Ибараки (остановлен с 2007 года из-за повреждения некоторых компонентов активной зоны; Всемирная ядерная ассоциация оценивает будущее реактора как «неопределенное»¹), или же Япония может предпринять совместные исследования с Францией (в частности, участвовать в разработке французского опытного быстрого реактора под названием ASTRID).^3,10

Эксплуатация огромного перерабатывающего комплекса ради малой опытной бридерной программы не имеет смысла, особенно с учетом имеющихся запасов плутония. Другое возможное объяснения существования завода Роккасё – выделение плутония для последующего включения его в МОКС-топливо для легководных реакторов ‒ так же нелогично. Лишь один из действующих реакторов, 3-1 энергоблок АЭС Иката в префектуре Эхиме, использует МОКС-топливо.

Возможно, здравый смысл возобладает, и Япония откажется как от быстрых реакторов, так и от переработки отработавшего топлива, но на такой исход не приходится особенно рассчитывать. Мафасуми Такубо и Франк фон Хиппель отмечают в недавней публикации:¹¹

«Комиссия по атомной энергии Японии в 2011 году подсчитала, что стоимость эксплуатации перерабатывающего комплекса Роккасё составит около 200 млрд иен (2 млрд долларов)в год, причем стоимость производства плутониевого топлива будет превышать топливную ценность означенного топлива. Экономические характеристики переработки топлива во Франции столь же иррациональны. Таким образом, нужны иные объяснения, отличные от утверждений о насущной необходимости переработки отработавшего топлива в Японии и Франции. Отчасти оправдания могут заключаться в следующем:

• Тысячи рабочих мест и государственные субсидии местным и региональным правительствам, связанные с промышленными объектами, имеющими отношение к переработке, играют важную роль для территорий, на которых объекты расположены;
• Отказ от плутониевой программы будет расценен элитой ядерной технократии как признание того факта, что они растратили десятки миллиардов долларов налогоплательщиков;
• Переработка – часть государственной политики и потому не поддается влиянию рыночной экономики;
• В Японии некоторые по сути рассматривают возможность переработки плутония как ядерное средство сдерживания».

 

Провал бридерной программы в Индии

Программа быстрых реакторов в Индии потерпела крах. Бюджет первого опытного бридерного реактора был одобрен в 1971 году, но реактор, строительство неоднократно задерживалось, впервые достиг критичности в 1985 году. Лишь в 1997 году реактор начал поставлять в сеть небольшое количество электроэнергии. В ходе эксплуатации реактора произошел ряд аварий.¹²

Предварительная разработка образца более крупного бридерного реактора началась в 1985 году. Финансирование на этот проект выделяется с 1987/88 гг., строительство началось в 2004 году, однако реактор все еще не вступил в строй. Строительный период растянулся более чем вдвое относительно первоначального графика.¹² В июле 2016 года индийское правительство объявило об очередной задержке, и есть сомнения относительно того, станет ли реальностью запланированный на март 2017 года запуск реактора. Стоимость строительства реактора увеличилась на 62%.¹³

Управление по атомной энергии Индии десятилетиями вынашивало планы строительства сотен быстрых реакторов: например, в документе управления от 2004 года содержится план ввода в строй быстрых реакторов общей мощностью 262,5 гигаватт к 2050 году. Но Индия всегда отличалась склонностью к абсурдным планам как по быстрым реакторам, так и по легководным ‒ и ошибалась в достижении целевых показателей на порядки.¹²

Академик М. В. Рамана пишет: «Заявления Управления по атомной энергии Индии о производстве большого количества электроэнергии всегда опирались на быстрые реакторы. Сегодня, спустя шестьдесят лет после того, как великие планы были впервые обнародованы, это обещание так и не выполнено. Последнее сообщение о задержке в графике строительства экспериментального бридерного реактора служит очередным напоминанием о том, что реакторы-размножители в Индии, как и повсюду, можно смело назвать провальной технологией и что настало время отказаться от них».¹²

 

Быстрые реакторы в России: со скоростью улитки

В России действуют три быстрых реактора: БОР-60 (запущен в 1969 г.), БН-600 (1980 г.) и БН-800 (2014 г.).¹ На реакторе БН-600 произошли 27 утечек натрия, пять из них – в системах, содержащих радиоактивный натрий, а 14 – сопровождались возгоранием натрия.¹⁴

В августе 2016 года правительство РФ опубликовало указ, которым предусматривалось строительство 11 новых реакторов в течение последующих 14 лет. Три из этих 11 запланированных реакторов – бридерные: БРЕСТ-300 около Томска и два БН-1200 около Екатеринбурга и Челябинска.¹⁵ Однако российское правительство, как и индийское, всегда отличалось склонностью проектировать стремительное и массовое развитие ядерной энергетики ‒ и неспособностью достичь запланированного.¹⁵

«Планы России выглядят большими на бумаге, но едва ли эта программа будет реализована. Существует большая вероятность того, что нынешний экономический кризис, самый глубокий с момента развала СССР, поставит крест на большей части этой программы», – считает сопредседатель «Экозащиты» Владимир Сливяк.

Хотя указ от августа 2016 года сигнализирует об интересе к возобновлению проекта БН-1200, в 2014 году он был отложен на неопределенный срок со ссылкой Росатома на необходимость усовершенствования топлива для реактора и по причине сомнений в отношении экономической эффективности проекта.¹⁶

В 2014 году представитель Росатома Андрей Тимонов заявлял, что реактор БН-800, запущенный в том же году, «должен дать ответы на вопросы об экономической целесообразности быстрых реакторов, потому что в настоящее время «быстрая» технология существенно уступает по этому показателю промышленным энергоблокам ВВЭР».¹⁶

План 1980-х годов построить на Урале пять реакторов БН-800 осуществить не удалось, и, как отмечала в декабре 2015 года Международная комиссия по делящимся материалам (IPFM), планы нарастить мощности быстрых реакторов до 14 ГВт к 2030 году и до 34 ГВт к 2050 году не выглядят реалистичными.¹⁷

Согласно изначальным прогнозам ОКБМ – подразделения Росатома, разработавшего модель реактора БН-1200, − первый БН-1200 должен был быть сдан в эксплуатацию в 2020 году, затем еще восемь к 2030 году.¹⁸ Девять действующих реакторов БН-1200 к 2030 году – это был фантастический замысел, но и более поздний план – три быстрых реактора к 2030 году – все равно не будет реализован.

Бридерный реактор БРЕСТ-300 превышает финансовые возможности Росатома. По словам Александра Никитина из Беллоны, проект «Прорыв» по разработке этого реактора лишь опустошал копилку Росатома.¹⁹

 

Китай: ничуть не быстрее

Австралийский ядерный лоббист Джеф Расселл (Geoff Russell) ссылается²⁰ на Всемирную ядерную ассоциацию (WNA)²¹ в поддержку своей идеи о том, будто китайцы ожидают, что быстрые реакторы «будут доминировать на рынке к 2030 году, и производство их будет массовым».

Поддерживает ли ссылка эту идею? Вовсе нет. В Китае есть экспериментальный быстрый реактора мощностью 20 МВт, который проработал в общей сложности менее месяца на протяжении 63 месяцев, прошедших с момента запуска в июле 2010-го по октябрь 2015 года.²¹ На каждый час работы в 2015 году пришлось пять часов простоя.²²

Китай планирует строительство демонстрационного быстрого реактора мощностью 600 МВт, а затем промышленного быстрого реактора мощностью 1000 МВт.²¹ Будут ли построены такие реакторы, остается неопределенным – проекты пока не одобрены, и в любом случае от единственного бридерного реактора далеко до массового производства таковых.

По данным WNA, решение об одобрении или отказе от строительства реактора мощностью 1000 МВт будет сделано не ранее 2020 года, и в случае, если оно положительным, строительство сможет начаться в 2028 году, а эксплуатация – около 2034 года.²³

Итак, у Китая может появиться один промышленный быстрый реактор к 2034 году, но, вероятно, этого не произойдет. Очевидно, что утверждение Рассела о том, что бридерные реакторы будут «доминировать на рынке примерно к 2030 году» – чушь собачья.

Китай, по данным WNA, предусматривает наличие 40 ГВт быстрых ядерных мощностей к 2050 году. По гораздо более вероятному сценарию в Китае будет 0 ГВт быстрых ядерных мощностей к 2050 году. И даже если цель в 40ГВт будет достигнута, это составит лишь около одной шестой всех ядерных мощностей в Китае к 2050 году,²³ ‒ быстрые реакторы никак не смогут «доминировать на рынке», даже при условии фантастические планы будут воплощены в жизнь.

Может, разрекламированный Биллом Гейтсом реактор на бегущей волне придет на помощь? А может, и нет. WNA располагает сведениями, что корпорация China General Nuclear Power и Сямэньский университет совместно ведут научно-исследовательские и конструкторские разработки, но министерство науки и технологии Китая и китайские государственные атомные корпорации CNNC и SNPTC скептически относятся к концепции реактора на бегущей волне.²³

Может, расхваленный Джеймсом Хансеном интегральный быстрый реактор (ИБР)  придет на помощь? А может, и нет. Правительство США и Великобритании рассматривали возможность строительства реакторов ИБР (в частности, разработанного GE Hitachi типа PRISM) с целью утилизации плутония, но можно с почти полной уверенностью утверждать, что обе страны выберут другие методы управления накопленными запасами плутония.²⁴

В Южной Австралии ядерные лоббисты общими усилиями проталкивали реакторы ИБР/PRISM, и можно было ожидать, что им удастся убедить резко проядерную королевскую комиссию одобрить их идеи. Однако комиссия полностью отклонила предложение, отметив в своем докладе в мае 2016 года, что строительство усовершенствованных быстрых реакторов едва ли станет осуществимым и экономически оправданным в обозримом будущем, что выполнение таких первых в своем роде проектов несет высокий коммерческий и технический риск, что сертифицированной и испытанной модели не существует и что, следовательно, разработка потребует существенных капитальных инвестиций и что по цене вырабатываемой электроэнергии такие реакторы не показало себя конкурентоспособным по сравнению с существующими моделями легководных реакторов.²⁵

 

Будущее быстрых реакторов

Весь стаж работы быстрых реакторов в мире составляет 400 реакторолет.¹ Опыт работы с обычными реакторами в 2 раза больше (16850 реакторолет²⁶). Причем опыт с быстрыми реакторами большей частью свидетельствует о том, что они создают больше хлопот, чем заслуживают.

За исключением вышеупомянутых стран, мало кто демонстрирует интерес в развитии технологии бридерных реакторов. Германия, Великобритания и США отказались от разработки своих опытных образцов в 1980-х и 1990-х годах.²⁷

Франция рассматривает строительство быстрого реактора (ASTRID), несмотря на свой несчастливый опыт с реакторами Феникс и Суперфеникс. Но решение о том, будет строиться реактор ASTRID или нет, будет принято не раньше 2019-20 гг.^28,29

Эксплуатационные качества реактора Суперфеникс были такими же плачевными, как у реактора Мондзю. Суперфеникс должен был стать первым в мире промышленным быстрым реактором, но за 13 лет своего жалкого существования работал очень редко ‒ по данным МАГАТЭ, его коэффициент неготовности составлял 90,8.³⁰

Статья, опубликованная в «Бюллетене ученых-атомщиков» (Bulletin of the Atomic Scientists) в 2010 году аккуратно резюмирует провал технологии реакторов на быстрых нейтронах:³¹

«Шесть десятилетий и порядка 100 миллиардов долларов затрат спустя надежды, связанные с бридерными реакторами, остаются почти полностью несбывшимися.  … Мечта о бридерном реакторе не умерла, но отступила в далекое будущее. В 1970-е годы приверженцы бридеров предсказывали, что в нынешнем десятилетии в мире будут работать тысячи быстрых реакторов. Сегодня они предсказывают выход на промышленный уровень примерно к 2050 году. Между тем нам нужно что-то делать с сотнями тонн выделенного оружейного урана, которые остались в наследство от бридерной мечты и которые продолжают производить Великобритания, Франция, Индия, Япония и Россия.

В 1956 году адмирал ВМС США Хайман Рикоувер (Hyman Rickover) описал реакторы на натриевом теплоносителе, которые приводили в движение первые американские подводные лодки, как «дорогие в плане строительства, сложные в эксплуатации, подверженные продолжительным отключениям в результате даже малой неисправности, требующие трудоемкого и отнимающего много времени ремонта». Более пятидесяти лет спустя это резюме остается уместным».

Элисон Макфарлейн (Allison MacFarlane), экс-председатель Комиссии по ядерному регулированию США (NRC), недавно дала такую саркастическую оценку технологии бридерных реакторов: «Строить их оказалось очень дорого. Многие страны пытаются вновь и вновь. Что по-настоящему впечатляет, так это то, что эти многие продолжают вкладывать средства в очевидно провалившуюся технологию».³²

Хотя будущее быстрых реакторов безрадостно, краснобаи будут упорствовать. В 2009 году австралийский ученый Бэрри Брук (Barry Brook) написал для медиакорпорации Мердока агитку про быстрые реакторы.³³ В день ее публикации он написал на своем вебсайте, что, хотя «в статье это указано не вполне отчетливо», он ожидает, что обычные реакторы будут играть основную роль в ближайшие два-три десятилетия, но решил придать особое значение быстрым реактором «в попытке поймать свежую рыбку».

Так вот какой у ядерных лоббистов план игры: делать напыщенные заявления о том, что быстрые реакторы и прочие концепции IV поколения реакторов – наше ближайшее будущее, при этом «вполне отчетливо» осознавая истину.

Джим Грин (Jim Green), редактор, Nuclear Monitor

Источники:

1. World Nuclear Association, Sept 2016, ‘Fast Neutron Reactors’, http://www.world-nuclear.org/information-library/current-and-future-generation/fast-neutron-reactors.aspx
2. International Panel on Fissile Materials, 17 Feb 2010, ‘History and status of fast breeder reactor programs worldwide’, http://fissilematerials.org/blog/2010/02/history_and_status_of_fas.html
3. Reiji Yoshida, 21 Sept 2016, ‘Japan to scrap troubled ¥1 trillion Monju fast-breeder reactor’, http://www.japantimes.co.jp/news/2016/09/21/national/japans-cabinet-hold-meeting-decide-fate-monju-reactor/
4. Jack Loughran, 21 Sept 2016, ‘Costly Japanese prototype nuclear reactor shuts down’, http://eandt.theiet.org/content/articles/2016/09/costly-japanese-prototype-nuclear-reactor-shuts-down/
5. Mainichi Japan, 6 June 2016, ‘Editorial: Time to permanently shut down Monju nuclear reactor’, http://mainichi.jp/english/articles/20160606/p2a/00m/0na/018000c
6. 19 Aug 2016, ‘Nuclear Regulators Keep Ban On Monju Reactor’, http://www.japanbullet.com/news/nuclear-regulators-keep-ban-on-monju-reactor
7. Mainichi Japan, 29 Aug 2016, ‘Running Monju reactor for 10 years would cost gov’t 600 billion yen extra’, http://mainichi.jp/english/articles/20160829/p2a/00m/0na/017000c
8. Mainichi Japan, 16 Feb 2016, ‘Decommissioning of troubled fast-breeder reactor Monju would cost 300 billion yen’, http://mainichi.jp/english/articles/20160216/p2a/00m/0na/005000c
9. 4 Sept 2016, ‘Monju and the nuclear fuel cycle’, http://www.japantimes.co.jp/opinion/2016/09/04/editorials/monju-nuclear-fuel-cycle/
10. 13 Sept 2016, ‘Japan on verge of scrapping Monju fast-breeder reactor: sources’, http://www.japantimes.co.jp/news/2016/09/13/national/japan-verge-scrapping-monju-fast-breeder-reactor-sources/
11. Masafumi Takubo and Frank von Hippel, 1 Sept. 2016, ‘Future of Japan’s Monju plutonium breeder reactor under review’, http://fissilematerials.org/blog/2016/09/future_of_japans_monju_pl.html
12. M.V. Ramana, 16 Aug 2016, ‘Fast breeder reactors and the slow progress of India’s nuclear programme’, http://www.ideasforindia.in/article.aspx?article_id=1677
    13. Mycle Schneider, Antony Froggatt et al., 2016, World Nuclear Industry Status Report 2016, http://www.worldnuclearreport.org/IMG/pdf/20160713MSC-WNISR2016V2-HR.pdf
13. Vladimir Slivyak, December 2014, ‘Russian Nuclear Industry Overview’, http://earthlife.org.za/www/wp-content/uploads/2014/12/russian-nuc-ind-overview.pdf
14. WNN, 10 Aug 2016, ‘Russia to build 11 new nuclear reactors by 2030’, http://www.world-nuclear-news.org/NP-Russia-to-build-11-new-nuclear-reactors-by-2030-10081602.html
15. World Nuclear News, 16 April 2015, ‘Russia postpones BN-1200 in order to improve fuel design’, http://www.world-nuclear-news.org/NN-Russia-postpones-BN-1200-in-order-to-improve-fuel-design-16041502.html
16. Shaun Burnie, 15 Dec 2015, ‘Russian BN-800 fast breeder reactor connected to grid’, http://fissilematerials.org/blog/2015/12/russian_bn-800_fast_breed.html
17. http://www.world-nuclear.org/info/Country-Profiles/Countries-O-S/Russia—Nuclear-Power/
18. Alexander Nikitin, 5 May 2015, ‘In a perpetual search for perpetuum mobile’, http://bellona.org/news/uncategorized/2015-05-perpetual-search-perpetuum-mobile
19. https://bravenewclimate.com/2015/06/18/complaint-about-misleading-helen-caldicott-article-in-the-saturday-paper/
20. http://www.world-nuclear.org/info/country-profiles/countries-a-f/china—nuclear-power/
21. Zhang Donghui / China Institute of Atomic Energy, 2016, ‘Nuclear energy and Fast Reactor development in China’, http://www.iaea.org/NuclearPower/Downloadable/Meetings/2016/2016-05-16-05-20-NPES/3.1_China_49th_TWG-FR.pdf
22. http://www.world-nuclear.org/information-library/country-profiles/countries-a-f/china-nuclear-fuel-cycle.aspx
23. Jim Green, 9 Sept 2015, ‘Diminishing prospects for MOX and integral fast reactors’, Nuclear Monitor #810, http://www.wiseinternational.org/nuclear-monitor/810/diminishing-prospects-mox-and-integral-fast-reactors
24. Nuclear Fuel Cycle Royal Commission, Final Report, 2016, http://yoursay.sa.gov.au/system/NFCRC_Final_Report_Web.pdf
25. http://www.iaea.org/pris/
26. Thomas B. Cochran et al., 2010, ‘Fast Breeder Reactor Programs: History and Status’, http://fissilematerials.org/library/rr08.pdf
27. http://www.iaea.org/NuclearPower/Downloadable/Meetings/2015/2015-05-25-05-29-NPTDS/Country/7_ASTRID_project_TWG_FR_MAY_2015.pdf
28. http://www.nucnet.org/all-the-news/2014/05/16/france-plans-introduction-of-commercial-fast-neutron-reactors-in-2040
29. http://www.iaea.org/PRIS/CountryStatistics/ReactorDetails.aspx?current=178
30. Thomas Cochran et al., May/June 2010, ‘It’s time to give up on breeder reactors’, http://ipfmlibrary.org/Breeders_BAS_May_June_2010.pdf
31. Stephen Stapczynski and Emi Urabe, 1 June 2016, ‘Japan’s Nuclear Holy Grail Slips Away With Operator Elusive’, http://washpost.bloomberg.com/Story?docId=1376-O7Q3JD6JIJV801-5DS75Q6VPR85E6K1V77TLR120J

33. http://bravenewclimate.com/2009/12/04/clean-future-in-nuclear-power/