/Поглед.инфо/ Авторът на настоящия текст Александър Алексеевич Просвирнов е научен секретар на акционерното обединение «Всероссийский научно-исследовательский институт по эксплуатации атомных электростанций» (АО «ВНИИАЭС»). Статията е посветена на дейността на академик Дерягин в областта на студения ядрен синтез (ядрени реакции с ниска енергийна стойност). Приоритетът в тази област принадлежи на Русия, благодарение на простите, убедителни и неопровержими изследвания на академик Дерягин. За съжаление, действащата в момента стратегия за развитие на руската ядрена енергетика упорито игнорира тези постижения.

Академик Борис Владимирович Дерягин (1902-1994 г.) още през 1985 г. извършва експерименти с механичен ефект върху лед от деутериева вода, при които се получават неутронни потоци значително надвишаващи фона. Неговите експерименти са описани и публикувани в статии в специализираните издания. Чак четири години по-късно, на известната конференция "Флейшман-Понс" през 1989 г., реакцията е наречена "студен ядрен синтез". Това е и бъдещето на атомната енергетика, счита авторът, а откритието на ядрена реакция с ниска енергийна стойност е изключителна заслуга на акад. Дерягин.

(рус.ез.)

Атомный проект 2.0 будет «холодным»

Стратегии развития российской атомной энергетики упорно игнорируют достижения в области исследований холодного ядерного синтеза (низкоэнергетических ядерных реакций), приоритет открытия которых принадлежит России благодаря простым, доказательным и неопровержимым исследованиям академика Б.А. Дерягина.

Стратегия развития ядерной отрасли представлена в материалах [1], [2], [3], [4], [5]. И как ни крути, вся стратегия, по меткому изречению коллеги, сводится к «освинячиванию» атомной отрасли. Но давайте по порядку. В соответствии со свежей 2016 года «Стратегией научно-технологического развития Российской Федерации» [4]:

«Научно-технологическое развитие Российской Федерации может осуществляться по двум альтернативным сценариям:

а) импорт технологий и фрагментарное развитие исследований и разработок, интегрированных в мировую науку, но занимающих в ней подчиненные позиции;

б) лидерство по избранным направлениям научно-технологического развития в рамках как традиционных, так и новых рынков технологий, продуктов и услуг и построение целостной национальной инновационной системы.

Реализация второго сценария потребует концентрации ресурсов на получении новых научных результатов, необходимых для перехода страны к следующим технологическим укладам».

Но сразу же возникает вопрос: а можно ли перейти к следующему технологическому укладу на «телеге» идей середины прошлого века?

В стратегии 2009 года [1] провозглашено, что «главными векторами перспективного развития отрасли можно считать:

- переход на путь инновационного и энергоэффективного развития;

- изменение структуры и масштабов производства энергоресурсов;

- создание конкурентной рыночной среды;

- интеграция в мировую энергетическую систему.»

Однако в реальности всё сводится к банальному перечислению проектов эпохи СССР, с которых стряхнули пыль забвения.

В соответствии с данной стратегией:

«Российская атомная энергетика составляет 5% мирового рынка атомной электрогенерации, 15% мирового рынка реакторостроения, 45% мирового рынка обогащения урана, 15% мирового рынка конверсии отработанного топлива и обеспечивает 8% мировой добычи природного урана.»

К основным проблемам в указанной сфере относятся следующие, кроме прочих:

- «низкие темпы развития атомной энергетики;

- недостаточно активное развитие возобновляемой энергетики и использования местных видов топлива в региональных энергетических балансах».

По направлению «Ядерно-топливный цикл и атомная энергетика» предусмотрены:

- «модернизация и обновление мощностей атомных электростанций с реакторами на тепловых нейтронах;

- создание экспериментальных и коммерческих атомных электростанций с реакторами на быстрых нейтронах;

- создание нового поколения водо-водяных энергетических реакторов со сверхкритическими параметрами пара и регулируемым спектром нейтронов;

- отработка вопросов эксплуатации и замыкания топливного цикла, разработка технологий и создание предприятий замыкания топливного цикла, обеспечивающих топливообеспечение атомных электростанций с учетом интегрального и годового потребления природного урана, объема разделительных работ, параметров воспроизводства топлива, удельной напряженности топлива в реакторах на быстрых нейтронах, а также вопросов безопасности;

- разработка инновационных технологий переработки отходов и замыкания ядерного цикла с приближением к радиационно-эквивалентному захоронению радиоактивных отходов;

- овладение энергией термоядерного синтеза на базе отечественных инновационных технологий и продуктивного международного сотрудничества, включая создание экспериментального термоядерного реактора (ИТЕР) и демонстрационной станции мощностью 1 ГВт».

Последний пункт уже никто не воспринимает всерьез, и все прекрасно понимают, что это «удовлетворение любопытства ученых за счет бюджета» и никакого практического выхода не принесет в ближайшие 100 лет.

«Решение поставленных в стратегии задач будет осуществляться с использованием восстановления инновационного цикла: фундаментальные исследования — прикладные исследования — опытно-конструкторские разработки — головные образцы — производство путем участия государства в создании головных образцов, освобождения компаний от налогообложения прибыли, направляемой на научно-исследовательские и опытно-конструкторские разработки, предоставления льготных налоговых условий компаниям энергетического сектора на первоначальный период освоения отечественных образцов новой техники и технологий, а также новых для России зарубежных технологий и техники» [1].

Последний пункт замечателен, если разрабатываемые головные образцы будут действительно «образцами новой техники и технологии», а не скопированными с пыльных чертежей советской эпохи.

Провозглашено, что «Ядерная энергетика должна обладать способностью к воспроизводству собственной топливной базы, быть безопасной, эффективной и конкурентоспособной в едином комплексе топливно-сырьевые ресурсы — производство энергии — обращение с отходами, потенциалом экспорта атомных электростанций, ядерного топлива и электроэнергии».

По Федеральной целевой программе 2010 года «Ядерные энерготехнологии нового поколения на период 2010—2015 годов и на перспективу до 2020 года» [2] предусматривается два сценария:

Первый сценарий характеризуется выбором реактора на быстрых нейтронах со свинцовым теплоносителем в качестве базовой технологии и концентрацией всех имеющихся ресурсов на выбранном направлении. В случае успешной реализации будет создан реактор, в наибольшей степени удовлетворяющий всем требованиям к технологиям реакторов на быстрых нейтронах.

Второй сценарий предусматривает проведение дополнительного комплекса мероприятий, снижающих риски первого сценария. Предполагается дополнительно к разработке реактора на быстрых нейтронах со свинцовым теплоносителем проводить разработку реакторов на быстрых нейтронах с натриевым и свинцово-висмутовым теплоносителями. Проведение указанных работ позволит не позднее 2014 года получить принципиально новые технические решения и разработать технические проекты таких реакторов и технологий замкнутого ядерного топливного цикла. К 2020 году станет возможным начать работы по сооружению головных промышленных энергоблоков атомных электростанций в рамках реализации Генеральной схемы размещения объектов электроэнергетики. Второй сценарий ориентирован на привлечение большего объема внебюджетных средств.

Прогноз научно-технологического развития отрасли топливно-энергетического комплекса РФ до 2035 года [3] практически повторяет программу [2]:

— создание ВВЭР-ТОИ (модернизация АЭС-2006, хотя сам модернизированный из В-320 проект АЭС-2006 по надежности уступает своему прародителю);

— разработка ВВЭР со сверхкритическими параметрами (установка, не дающая ничего, кроме головной боли материаловедам);

— освоение БН-800 (уже работает), развитие бридерной технологии;

— создание АЭС малой мощности, быстрых реакторов со свинцовым теплоносителем (практически все специалисты в один голос утверждают, что этот проект останется на бумаге, так как нереализуем);

— замыкание ядерного топливного цикла.

Провозглашенный в стратегии [1] инновационный принцип:

«постепенный переход к энергетике будущего с принципиально иными технологическими возможностями дальнейшего развития, с опорой на высокоэффективное использование традиционных энергоресурсов и новых неуглеводородных источников энергии и технологий ее получения» свелся к банальному перебору и перетасовке технологий середины прошлого века.

Автор работы [6], продвигающий «свинцовую» технологию, представил в своей работе эволюцию тяжелых аварий на АЭС и сделал вывод об их системных технологических корнях:

— 1955 г. США — американский экспериментальный реактор EBR-1, расплавили 45% топлива (БН);

— 1957 г. Англия — АЭС Уиндскейл в ядерном комплексе Селлафилд, пожар графитовой кладки;

— 1957 г. СССР — Челябинск-40, Кыштымская авария;

— 1979 г. США — Three Mile Island-2, плавление топлива на втором блоке;

— 1986 г. СССР — Чернобыльская АЭС, разгон реактора на мгновенных нейтронах. Списали на тип реактора, русское бескультурье;

— 2011 г. Япония — АЭС Фукусима, плавление топлива трёх блоков и в хранилищах ОЯТ.

Далее он описывает последствия аварий на АЭС [6]: потери жизни и здоровья, психологический ущерб (радиофобия), вывод земель из хозяйственной деятельности, экономический ущерб, многократно превышающий прибыль всей ЯЭ, и делает вывод о приемлемости установок только с «естественной безопасностью» [6], которая исключает запроектные аварии, эвакуацию населения, вывод земель из использования и неприемлемый максимальный ущерб.

По его данным, потеря блока американской АЭС Three Mile Island нанесла ущерб в $975 млн., финансовый ущерб от аварии на японской АЭС Фукусима, по данным Комиссии по атомной энергии Японии, включая затраты на ликвидацию последствий, затраты на дезактивацию, компенсации населению, демонтаж четырёх реакторов, превышает $100 млрд [6]. Потери от Чернобыльской аварии не поддаются оценке, так было запрещено указывать эту аварию как причину ущерба здоровью населения.

Вывод этих умозаключений — нужен реактор «естественной безопасности», правда, что это такое, вряд ли кто может сказать на сегодняшний день. А уж вывод о том, что реактор «БРЕСТ» со свинцовым теплоносителем удовлетворяет критериям «естественной безопасности», явно натянут. Где же автор нашел «естественную безопасность» при температуре плавления свинца 327оС? Где же голос эксплуатирующей организации, которая собирается при температуре питательной воды более 327оС обслуживать подобную установку? Как могут соблюдаться критерии «естественной безопасности», если при малейшем нарушении технологии теплоносителя образуются окислы, блокирующие проходное сечение в активной зоне? Может быть, автор [6] не знает о проблемах после перегрузки топлива (контакт теплоносителя с воздухом) на установках со свинец-висмутовым теплоносителем [7]? Как можно говорить о «естественной безопасности» активной зоны, в которой любой поглотитель нейтронов всплывает в «естественных условиях» из-за разности плотностей? Автор работы [7] подробно осветил, почему реакторы со свинцовым теплоносителем нельзя отнести к установкам с «естественной безопасностью». Наверно, и нельзя рассматривать рожденные на базе военной технологии установки с этих позиций, они уже в самой своей сути и заложенных в них принципов не относятся к «естественной безопасности».

* * *

Выход из тупика

Но что интересно, природа сама произвела реакторы с «естественной безопасностью», за которую ратует автор работы [6], — это синтрофные ассоциации бактерий, которые способны трансмутировать одни элементы в другие без нейтронного и ионизирующего излучения и наработки радиоактивных отходов (РАО). Более того, они интересны тем, что позволяют трансмутировать радиоактивные элементы в стабильные и тем самым могут стать основным элементом решения глобальной проблемы атомной энергетики — экспоненциального накопления РАО. В чернобыльской зоне есть отдельные локальные участки, активность которых падает быстрее. Может быть, природа сама себя защищает? Более 30 лет человек там не вмешивался в биосферу, и зона превратилась в цветущий заповедник с разнообразным животным миром, гораздо более богатым, чем до аварии. Как-то так получается, что человек для природы страшнее радиации.

Читаем Стратегию научно-технологического развития 2016 года [4]:

«На втором этапе реализации настоящей Стратегии (2020−2025 годы) и в дальнейшей перспективе формируются принципиально новые научно-технологические решения в интересах национальной экономики, основанные в том числе на природоподобных технологиях».

Вот вам и пример «природоподобной» технологии, ведь синтрофные ассоциации бактерий созданы самой природой.

* * *

Биотехнология утилизации жидких радиоактивных отходов уплывает из России в Швецию

6 июня 2016 года на заседании постоянного научного семинара в Институте общей физики РАН им А. М. Прохорова с привлечением официальных представителей Росатома и Минпромторга был заслушан доклад Владимира Кащеева, директора научно-технологического отделения по обращению с отработанным ядерным топливом и радиоактивными отходами ВНИИНМ имени академика А. А. Бочвара об успешных результатах государственной экспертизы биотехнологии дезактивации жидких радиоактивных отходов А.А. Корниловой и В.И. Высоцкого.

«Учеными ВНИИНМ было произведено два контрольных эксперимента. В первом эксперименте питательная среда содержала соль нерадиоактивного изотопа цезия-133. Ее количество было достаточным для надежного измерения содержания исходного цезия и синтезируемого бария методами масс-спектрометрии. В питательную среду были добавлены синтрофные ассоциации, которые затем содержались при постоянной температуре 35ºC в течение 200 часов. Периодически в питательную среду добавлялась глюкоза и отбирались пробы для анализа на масс-спектрометре.

В ходе эксперимента в питательном растворе было зафиксировано немонотонное уменьшение концентрации цезия и одновременно появление бария.

Результаты эксперимента однозначно указывали на протекание ядерной реакции по преобразованию цезия в барий, поскольку до проведения эксперимента присутствие бария не обнаруживалось ни в питательном растворе, ни в синтрофной ассоциации, ни в используемой посуде.

Во второй экспериментальной постановке использовалась соль радиоактивного цезия-137 с удельной активностью 10 000 Беккерелей на литр. Синтрофная ассоциация нормально развивалась при таком уровне радиоактивности раствора. При этом обеспечивалось надежное измерение концентрации ядер радиоактивного цезия в питательном растворе методами гамма-спектрометрии. Длительность эксперимента составила 30 суток. За это время содержание ядер радиоактивного цезия в растворе уменьшилось на 23%». [8]

Содержание ионов цезия и бария в питательном растворе в зависимости от времени [8]. В сентябре 2016 года Алла (Альбина) Александровна Корнилова выступила с докладом «О перспективах развития биотехнологии утилизации жидких ядерных отходов» на секции «Ядерная физика в решении глобальных экологических проблем» научно-практической конференции «Экологические угрозы и национальная безопасность России» [9]. До этого были более 25 лет исследований, защита патента, издание книги [10] и более 500 успешных экспериментов. После сенсационных выступлений на конференции и семинарах А.А. Корнилова была обласкана высокими чинами, ей предложили продолжить испытательную проверку её технологии в исследовательских организациях Росатома.

Одновременно ей поступили предложения из разных стран проверить биотехнологию трансмутации элементов на самом современном оборудовании. Пока А.А. Корнилова предпочла российские организации, но получила удар в спину. В частном порядке весной 2017 года в кабинет А. А. Корниловой зашел господин В. В. Милютин [11] из Института физической химии и электрохимии им. А.Н. Фрумкина РАН (ИФХЭ РАН) и предложил свою помощь в совместных исследованиях. Можно сказать, втерся в доверие, получил образцы и инструкции по технологии проведения эксперимента.

Вот как описывают авторы работы [11] этот момент:

«Полученные нашими коллегами из ВНИИНМ результаты заинтересовали нас, и после нашей личной встречи было принято решение повторить эксперименты по биологической трансмутации цезия-137 в Институте физической химии и электрохимии им. А.Н. Фрумкина РАН (ИФХЭ РАН), который имеет большой опыт в проведении исследований, связанных с использованием радиоактивных веществ. В марте 2017 года в МГУ состоялась встреча представителей ИФХЭ РАН, ВНИИНМ и А.А. Корниловой, в ходе которой Алла Александровна высказала заинтересованность в проведении такого рода испытаний, а также готовность предоставить образцы питательной среды, содержащей бактериальную культуру и подробную инструкцию по поддержанию жизнедеятельности микроорганизмов.»

К слову сказать, в Институте физической химии и электрохимии им. А.Н. Фрумкина РАН (ИФХЭ РАН) работал академик Борис Владимирович Дерягин, который еще в 1985 году проводил эксперименты с механическим воздействием на лед из дейтериевой воды, при которых получались нейтронные потоки, значительно превышающие фон.

Эти эксперименты описаны в статьях в реферируемых изданиях. По сути, ему принадлежит приоритет открытия низкоэнергетических ядерных реакций. А знаменитая конференция Флейшмана-Понса прошла только в 1989 году, на четыре года позже.