Степан Калмыков,
вице-президент РАН, научный руководитель химического факультета МГУ им. М.В. Ломоносова, академик РАН
В своем докладе хочу сосредоточиться на вопросах ядерной энергетики нового поколения и на том, каким образом решение экономических и экологических задач связано с развитием ядерной энергетики. Мы прекрасно понимаем, что энергетика сама по себе — это одна из сфер экономики, которая не только загрязняет атмосферу парниковыми газами, но в целом является загрязнителем. И решение экологических проблем, связанных с энергетикой — важнейшая задача.
С одной стороны, мы хотим жить комфортно. Комфорт и развитие государства, экономики в целом зависит от производства электроэнергии. С другой стороны, мы все время говорим о том, что мы должны каким-то образом контролировать производство электроэнергии, потому что оно связано с загрязнением окружающей среды. Пока никто не отменял те нормы ОЭСР, к которым она стремится — к выбросам в 50 грамм эквивалента СО2 на 1 киловатт-час выработки электроэнергии. Сейчас по углю — 800 г, по газу – 500 г и так далее. У нас 5 так называемых зеленых источников энергии, из них только 2 являются высококонцентрированными, без которых нельзя развиваться. Почему в ветровой или в гидротермальной энергетике не нулевые значения? Потому что речь идет о полном жизненном цикле того или иного объекта с учетом стройки. Например, гидроэлектростанция — это огромное количество бетона, производство бетона — тоже загрязнение и выбросы СО2, поэтому нулевые значения невозможны, так же, как и в атомной энергетике. Это важные вещи, которые непосредственное отношение к экономике процесса, к гармоничному развитию в зависимости от региона того или иного источника энергии. В планах ОЭСР — увеличение доли атомной энергетики на 55%. Сейчас атомная энергетика среди зеленых источников составляет 30%.
В тоже время программа Harmony предполагает добавление до 2050 года 25% от общего производства электроэнергии или 10 тысяч ТВт в час. Это потребует добавления по 25 ГВт в год, начиная с 2021 года. То есть ни о каком переходе на зеленые источники мы не можем говорить, если мы, не будем следовать этим цифрам.
Здесь имеет значение так называемый public acceptance, то есть приемлемость для общества ядерной энергетики в разных странах. Казалось бы, самая большая авария на Чернобыльской атомной электростанции не сказалась на мировом развитии атомной энергетики. А Фукусима — существенно более мягкая авария по сравнению с Чернобыльской, привела к значительному уменьшению, точнее к тому, что тренд сломался, и мы только сейчас выходим на ту же выработку, которая была в дофукусимское время.
Сейчас ядерная энергетика составляет 10% в мировом энергобалансе, то есть треть от всех зеленых источников. Нужно помнить о том, что первый на Евразийском континенте реактор был построен в 50-х годах — это Обнинская атомная станция, которая несколько десятилетий проработала безаварийно, в ней сейчас находится музей. Сейчас в мире 440 реакторов. Более 50 стран в той или иной степени используют атомную энергию. Более 50 реакторов строится, которые добавят 15% от существующей выработки атомной генерации после того, как их введут в эксплуатацию.
Себестоимость киловатт-часа, согласно данным Международного энергетического агентства, например в Китае солнечной и ветровой энергии на суше и на море выше на 16, 50 и 140% соответственно по сравнению с атомной генерацией в том же Китае.
Средняя годовая дозовая нагрузка населения, живущего около ТЭЦ на угле, примерно на 40% (бывает и больше, это зависит от качества угля) выше, чем населения, живущего около АЭС. Естественно, речь идет о безаварийной эксплуатации. Это связано с тем, что в угле содержатся природные радионуклиды, от которых мы не можем уберечься, уран и продукты распада, при горении, соответственно, выделяются в атмосферу, и попадают в том числе в легкие человека.
Еще одна важная вещь — ресурсная составляющая. Если стоимость урана составляет около 5% от себестоимости атомной генерации, то при углеводородной порядка 75%. То есть, последняя очень зависит от волатильности цен на углеводороды.
Казалось бы, все хорошо. Но какие проблемы? Есть страны, которые не готовы развивать атомную энергетику. Факторов несколько.
Первый — социальный, то есть приемлемость для населения. Мы видим это по Германии, которая становится в значительной степени неконкурентной с точки зрения производства товаров у себя в стране, потому что, после вывода из эксплуатации атомных станций стоимость киловатт-часа в Германии резко растет.
Второй важнейший фактор — технологический. Наверно, для меня он на первом месте — это наличие инфраструктуры, прежде всего по обращению с отработавшим ядерным топливом, которое ни в коем случае нельзя путать с радиоактивными отходами.
Здесь есть два сценария. Один — это замыкание, когда из топлива, выгруженного из реактора, мы выделяем ценные компоненты, прежде всего делящиеся компоненты, и возвращаем в энергетику. Таким образом, мы уменьшаем добычу урана, которая также экологически вредна, и используем то, что у нас после переработки осталось. Но это требует сложной инфраструктуры и технологий. И второй — то, что есть сейчас —открытый цикл, однократное использование, при котором нужно все время добывать новый уран, производить из него топливо, а то, что выгружается воспринимается в таком случае как радиоактивные отходы и оттуда полезные компоненты не извлекаются.
Проблема отработавшего топлива — это отдельная проблема. Не перерабатывая отработавшее ядерное топливо, накапливая его, мы оставляем будущим поколениям наследие, которое сотни тысяч лет, а в Европе говорят даже о миллионе лет, будет представлять определенную опасность. Как сделать так, чтобы это время уменьшить? Существуют современные радиохимические технологии глубокого фракционирования и выделения различных компонентов из отработанного ядерного топлива, в результате их радиоактивность становиться меньше, чем радиоактивность урановых месторождений, и тогда отходы можно уже безопасно захоранивать в могильниках. Вот где нужна химия, новые инженерные решения, новые технологии. Если в быту мы должны сортировать бытовой мусор, то здесь сортировка — высокотехнологичный процесс, когда мы сортируем компоненты в зависимости от их физико-химических свойств, от периода полураспада, от ядерно-химических свойств, от того, во что они превращаются и т.д. В результате мы переходим от миллиона лет опасного хранения к 300 годам безопасного. Это и экологично и экономично.
Сейчас Росатом в содружестве с другими организациями разрабатывает новые способы глубокой переработки и фракционирования. Реакторе МБИР будет реактором с рекордными характеристиками по нейтронному потоку. Мы формируем двухкомпонентную атомную энергетику на реакторах на быстрых нейтронах, которые фактически нам воспроизводят сырье, в сочетании с тепловой энергетикой на тепловых нейтронах, которая вырабатывает дешевую электроэнергию. Получается двухконтурный модуль, который решает выработку электроэнергии и проблему сырья.
При этом мы еще решаем вопрос с добычей урана. Добыча урана в Советском Союзе составляла 16–18 тыс. тонн в год, в России — около 3 тыс. тонн. Всего в мире обеспеченность урановым сырьем — около 60%. Если мы не будем развивать и вводить в эксплуатацию концепцию двухкомпонентной ядерной энергетики с быстрыми тепловыми нейтронами, через какое-то время, оценки которого разнятся, будем иметь дело с дефицитом сырья для традиционной энергетики с открытым ядерным топливным циклом.
И в завершение отмечу, что для любого производителя электроэнергии, для любого сырья вопросы экологии являются убыточными. Надо отдать должное тому, что Росатом очень серьезно относится к тому, каким образом отработанные отходы будут захоронены, где это будет, каким образом будет обеспечена безопасность на эти годы. Этому посвящено очень много программ. Например, программа по барьерным глинистым материалам. У нас достаточно много прекрасных месторождений глин, которые промышленно разрабатываются и являются барьерами. То есть как раз эти отходы помещают в среду этих глин, которые должны соответствующим образом предотвратить неконтролируемое распространение радионуклидов и предотвратить будущим поколениям загрязнение окружающей среды. В этой программе участвует 21 организация. Прекрасный пример того, когда Росатом является заказчиком программы, а институты Российской академии наук и вузы вместе с комбинатами Росатома являются исполнителями, ведь программа на выходе должна дать конкретные практические рекомендации по созданию хранилищ и выбора барьерных материалов.
И конечно же нам необходимо стратегическое планирование. Нужно прекратить негласный спор между традиционными и зелеными источниками энергии. Все зависит от конкретного региона. Вот представьте себе какой-нибудь Норильский никель, который потребляет, по-моему, 1,4–1,6% всей выработки в стране. Ну какие там могут быть альтернативные источники? Значит, должен быть высококонцентрированный источник энергии, который такие крупные промышленные, индустриальные районы и крупные города будет обеспечивать.
С другой стороны, у нас есть Краснодарский край, где огромное количество домохозяйств. Современные технологии создания солнечных батарей стремительным образом развиваются, это становится выгодно, себестоимость падает, их КПД увеличивается, то есть это становится интересно в том числе небольшим хозяйствам, которые могут использовать эту технологию. Поэтому очень важно, исходя из экономических, климатических особенностей регионов страны сделать стратегическое энергопланирование. Невозможно экономическое развитие без высококонцентрированных источников энергетики, важнейшим из которых является ядерная энергетика.
