На главную страницу Rambler's Top100

О журнале

Архив

Разделы

Полезные ссылки

Rambler's Top100

Yandex.CN Сделано для России , тематический каталог отборных русских сайтов.

 

Р.И. Нигматуллин

член Президиума РАН,
академик
  • Энергобезопасность в документах и фактах №5, 2007

    Как обустроить экономику и власть России:
    анализ инженера и математика

    Так называется научно-популярная книга крупного российского учёного, члена Президиума РАН академика Роберта Нигматуллина. Его имя известно как среди различных кругов российской интеллигенции, так и общественно-политической элиты нашей страны.

    Этот довольно объемный труд, вышедший в одном из престижных московских издательств (М.: Экономика, 2007. 460 с), является своеобразным итогом обобщения прежних публикаций автора, получивших большой резонанс у российской общественности.

    Строго математический диагноз состояния нашей экономики, определение параметров равновесия и баланса в экономике и справедливой оплаты труда, роль государства в осуществлении экономической политики - вот круг актуальных проблем, рассматриваемых в основных разделах этой интереснейшей книги.

    Академик Р. Нигматуллин в своей книге выполнил сложнейшую задачу: применив новейшие методы системного анализа, трансформировал абстрактные математические уравнения в понятные сюжеты, которые несомненно вызовут у читателей сопереживание и сочувствие.

    Удачная структура книги, насыщенная богатым фактическим материалом, четкий стиль изложения, ясность и доходчивость размышлений с поэтическими "вкраплениями" заметно украшают это серьезное исследование.
    Юлдуз Халиуллин,
    член-корреспондент Международной
    экономической академии Евразии


    От редакции:
    c разрешения автора начинаем публикацию с 8-й главы книги, посвященной энергетике и экологии.


    Продолжение. Начало в № 4(16) 2007

    2. Электроэнергетика - проблемы и перспективы

    В настоящее время большая часть электроэнергии (85%) во всем мире производится на тепловых и атомных электростанциях, работающих за счет преобразования внутренней энергии топлива, называемого иногда энергоносителем (уголь, мазут, газ, сланцы, уран-235), в тепловую энергию водяного пара или газа высокого давления. Этот пар (газ), истекая в проточный канал турбины, вращает ротор паровой (газовой) турбины, связанный с ротором электрогенератора. В результате производится электрический ток.

    Помимо тепловых и атомных электростанций, вырабатывающих электрический ток, около 15% мирового производства электроэнергии приходится на возобновляемые источники энергии, в том числе на гидроэлектростанции (ГЭС, 12%), ветряные (ВЭС) и солнечные (СЭС) электростанции, биогаз (газ, получаемый из биологических отходов).

    Тепловые электростанции на угле, нефти и газе. В тепловых электростанциях, потребляющих углеродное (каменный уголь) или углеводородное топливо (мазут, газ), имеется камера сгорания, в которой внутренняя энергия топлива преобразуется в тепловую энергию горячих газообразных продуктов горения. Горение происходит за счет углерода и водорода, содержащихся в топливе, и кислорода, содержащегося в воздухе. Горячие продукты горения нагревают воду в паровом котле, в котором получается пар высокого давления и высокой температуры. Этот пар, истекая и расширяясь через проточный канал паровой турбины, вращает ее лопаточный ротор, который связан одним валом с ротором электрогенератора, где вырабатывается электроэнергия. Отработанные и остывшие (отдавшие свою энергию водяному пару) газовые продукты горения выбрасываются в атмосферу через высокие трубы, оказывая воздействие на окружающую среду.

    Парогазовые электростанции с газовыми и паровыми турбинами. В последнее десятилетие научно-технический прогресс в производстве жаропрочных материалов, в механике, теплофизике и конструировании машин позволил создать эффективные и экономичные газовые турбины для электростанций. Эти турбины могут несколько лет работать с высокотемпературным газом, получаемым за счет горения газа или мазута. На последних установках температура газа на выходе из камеры сгорания достигает 1400°С, что является выдающимся достижением науки и техники.

    В электростанциях газовые турбины выгоднее использовать в комбинации с паровыми турбинами. В таких электростанциях имеется единый связанный агрегат, состоящий из ротора электрогенератора, лопаточного ротора газовой турбины с лопаточным ротором компрессора и лопаточного ротора паровой турбины. Топливо (газ или мазут) сгорает в сжатом компрессором потоке воздуха в камере, аналогичной камере сгорания авиационного двигателя. Далее газовые продукты горения, как в авиационном двигателе, направляются в газовую турбину и вращают ее ротор, связанный одним валом с ротором компрессора для сжатия подаваемого в камеру сгорания воздуха, и ротором электрогенератора, производящим электроэнергию. Значительная часть энергии газа передается на кинетическую энергию вращающегося ротора. Поэтому температура и давление газа (продуктов горения) снижаются до 600 - 620 °С. После этого газ идет в паровой котел-рекуператор, где греет воду, превращая ее в пар с температурой 500 - 530°С. Этот пар помогает вращать единый ротор через паровую лопаточную часть, как в паротурбинной электростанции. Оптимальным и технически реализуемым является соотношение мощности газовой и паровой турбин 2:1.

    Электростанции, работающие с газовой и паровой турбинами, называются парогазовыми, или работающими по комбинированному парогазовому циклу.

    Комбинированная парогазовая электростанция более эффективно и экономично использует энергию топлива. На единицу вырабатываемой электрической мощности парогазовая электростанция потребляет на 35 - 40% меньше топлива и на столько же выбрасывает в атмосферу меньше отработанных продуктов горения. На единицу электрической мощности парогазовая электростанция занимает в 2 - 3 раза меньшую территорию. Такие экономичность и экологичность стали революционным прорывом в теплоэнергетике последнего десятилетия.

    Развитие электроэнергетики в мире. Чем больше производится электроэнергии, тем лучше развивается промышленное и сельскохозяйственное производства, тем выше уровень потребления и тем, как это не покажется невероятным, чище окружающая среда. Именно промышленная энергетика позволяет нейтрализовать вредное воздействие на окружающую среду от выбросов жизнедеятельности человека, промышленного и сельскохозяйственного производств. В городах основные объемы и масса выбросов и загрязнений окружающей среды создаются отходами из жилых домов, мусорными свалками, автотранспортом. Только энерговооруженность и бытовая культура населения позволяют нейтрализовать давление на окружающую среду со стороны быстро растущего населения Земли.

    Каковы же перспективы развития различных технологий производства электроэнергии (угольной, нефтяной, газовой, ядерной)?

    Угольная энергетика развита в США, Германии, Китае, Индии, где имеются большие запасы дешевого и высококачественного угля. Поэтому в названных странах уголь имеет перспективы. Но развитие этой отрасли будет сдерживаться экологическими проблемами.

    Большие электроэнергетические мощности в основном на угле строятся в Китае. По темпам ввода электроэнергетических мощностей Китай (50 - 70 ГВт/год) обошел даже СССР в лучшие его годы (10 - 12 ГВт/год), в том числе в пересчете на душу населения: в СССР 33 - 40 Вт/(чел/год), в Китае 40 - 50 Вт/(чел/год).

    Современная Россия вводит в эксплуатацию мощности электростанций во много раз меньшие - около 1 ГВт/год, что в пересчете на душу населения равно 6 Вт/(чел/год).

    То есть можно утверждать, что Россия почти прекратила интенсивное строительство электростанций. Несмотря на падение промышленного производства, Россия начинает испытывать нехватку электроэнергии в быту. Распространение новых устройств, потребляющих энергию в жилых домах, магазинах и офисах (кондиционеры, электрообогреватели, компьютеры), которыми пользуются около 15% населения, вызвало рост потребления электроэнергии. И даже такой рост потребления в непроизводственной сфере на фоне изнашивающихся основных фондов электроэнергетики (котлов, турбин, электрогенераторов, трансформаторов, электросетей и т.д.) уже создает серьезные проблемы, в частности растущие риски аварий. В электроэнергетике отсутствуют инвестиции из-за неспособности основной массы населения платить за потребляемую электроэнергию по сбалансированным ценам, покрывающим все расходы по ее производству с учетом необходимых расходов на обновление оборудования.

    В России на угольные электростанции ориентируется Южный Урал, Сибирь и Дальний Восток, где имеются богатые залежи угля.

    На территории Западной Европы (за исключением Германии) и в Европейской части России угля нет совсем или осталось очень немного. Поэтому электроэнергетика в Европейской части России должна ориентироваться на газовое топливо в парогазовых электростанциях (т.е. с газовой и паровой турбинами), привозной уголь из Сибири и ядерное топливо в атомных электростанциях.

    Удорожание нефти и газа вынуждает:

    - строить парогазовые электростанции, пристраивать газотурбинные блоки, переводя паротурбинные электростанции на парогазовый цикл, увеличивающий в 2 - 3 раза выработку электроэнергии и сокращающий потребление газа или мазута на единицу электрической мощности;

    - на территориях, близких к угольным месторождениям (США, Китай, Сибирь и Дальний Восток в России и др.), или на берегах, доступных для морского транспорта, строить угольные электростанции;

    - на территориях, отдаленных от месторождений газа и угля, особенно отдаленных от морских путей и портов, необходимо строить атомные электростанции. К таким территориям относится Европа, в том числе и Европейская часть России.

    Воздействие продуктов горения на окружающую среду. Продукты горения в основном состоят из двуокиси углерода (углекислого газа, являющегося продуктом горения углерода), водяного пара (продукт горения водорода) и примесей: окиси углерода (угарного газа), окислов серы, азота, бензопиренов и др., которые оказывают вредное воздействие на природу и здоровье человека. Меньше всего вредных компонентов выделяется при горении газа, больше всего при горении угля.

    Дело в том, что уголь содержит не только углерод, но и много других компонентов, которые после горения образуют золу, идущую в отвалы, а небольшое количество частиц золы попадает с отработанными газами в атмосферу. Эти мельчайшие частицы помимо запыления атмосферы и прилегающей к угольной станции территории содержат в себе множество вредных веществ, в том числе природный уран.

    Поэтому прогресс в угольной энергетике связан с очисткой угля перед его сжиганием, очисткой отработанных газов с целью сокращения количества вредных примесей, попадающих в атмосферу, и утилизацией больших масс твердых негорючих компонентов и золы.

    Перспективы и научные проблемы электроэнергетики даны в докладе академиков В.Е. Фортова и О.Н. Фаворского (2006). Влияние топливно-энергетического комплекса на эволюцию экономики России показано в докладе академика А.А. Макарова (2006).

    Для развития электроэнергетики, основанной на сжигании угля, нефти и газа, имеется еще одно препятствие, связанное с окружающей средой. Выделяющийся при сгорании углерода углекислый газ хотя и не является непосредственно вредным для жизни, но, накапливаясь в атмосфере, может создать так называемый парниковый эффект, способствующий ее нагреву и повышению ее средней температуры. Хотя техногенный выброс углекислого газа и других "парниковых газов" более чем в десять раз меньше выбросов природных экосистем, некоторые ученые предсказывают, что при сохранении нынешнего техногенного выделения углекислого газа произойдет глобальное и необратимое потепление климата. Это потепление способно привести к таянию льдов, подъему уровня Мирового океана, затоплению больших территорий суши, опустыниванию и другим тяжелым последствиям. Если это так, то необходимо существенно сократить выбросы углекислого газа, а значит, и сократить сжигание топлива, особенно угля. Россия присоединилась к знаменитому Киотскому протоколу, регламентирующему объемы выбросов углекислого газа для каждой страны и возможной торговли квотами для таких выбросов. Данное обстоятельство является дополнительным аргументом в пользу положительного решения вопроса о строительстве атомных электростанций, которые не выделяют никаких газов в атмосферу.

    Многие ученые не разделяют концепцию техногенного потепления климата, положенную в основу Киотского протокола, который подписан Россией. Есть специалисты, которые приходят к выводу о скором завершении потепления климата и предстоящем его похолодании. Анализ различных концепций можно найти в работах ученых Российской академии наук: Г.С. Голицына (2006), К.С. Демирчяна (2006), Ю.А. Израэля (2006), В.В. Клименко (2001), К.Я. Кондратьева и др. (2003), Сорохтина О.Г. (2006). То, что ограничение эмиссии углекислого газа, накладываемое Киотским протоколом, уменьшит масштабы экономической деятельности в России и приведет к замедлению экономического роста, показано А. Илларионовым (2006).

    3. Атомная энергетика:
    проблемы и перспективы

    В связи с долговременным удорожанием нефти и газа, ограничениями на выбросы продуктов горения в атмосферу индустриальные страны будут вынуждены строить атомные электростанции, в которых энергоносителем являются ядра изотопа урана-235.

    В Энергетической стратегии России предусмотрен максимально возможный рост производства электроэнергии на АЭС в Европейской части России. Здесь предполагается строительство новых атомных блоков с темпом ввода 1 - 2 ГВт/год, начиная с 2008 г. так, чтобы достичь к 2020 г. выработки электроэнергии на АЭС до 270 - 300 ТВт · ч, что в два раза превышает нынешнее производство. Финансовой основой такого строительства может быть только федеральный государственный бюджет.

    Стоимость строительства одного энергоблока - ориентировочно 1,5 Г$. Срок строительства - 4 - 5 лет (в зависимости от готовности площадок). Строительство предполагается осуществлять на подготовленных площадках АЭС в соответствии с перечнем, заложенным в Энергетической стратегии России до 2020 года.

    Возврат госбюджетных средств может осуществляться за счет налоговых и таможенных поступлений от экспортной реализации газа, замещенного при производстве электроэнергии на построенных энергоблоках АЭС.

    Строительство одного энергоблока АЭС мощностью 1 ГВт позволит высвободить 2,3 Гм3/год газа. Экспорт этого объема газа дает выручку 570 М$/год, прибыль составляет 460 М$/год. Из этой суммы даже при нынешних заниженных отчислениях в государственную казну придет 250 М$/год. Это и является источником возмещения государственных капитальных вложений. Отсюда следует, что строительство блока АЭС мощностью 1 ГВт, который стоит 1,5 Г$, окупается для государственной казны за 7 лет, а для страны в целом за 3,3 года.

    Строительство и введение в эксплуатацию 13 атомных энергоблоков составляет половину минимального объема необходимых генерирующих мощностей в Европейской части России на период до 2020 года. При увеличении финансирования возможно рассмотрение более крупных программ строительства АЭС.

    Реализация предлагаемого проекта замещения природного газа в электроэнергетике за счет развития атомной энергетики позволит решить следующие задачи:

    - повышение эффективности реализации природного газа;

    - повышение государственных доходов от увеличения экспорта газа;

    - замедление роста тарифов на электроэнергию;

    - развитие высокотехнологичных и экспортных отраслей: атомной энергетики и машиностроения.

    Но для реализации плана строительства АЭС необходимо восстановить строительный комплекс атомной энергетики. Во времена СССР, когда на территории России вводилось 1 - 2 блока в год, в атомном строительном комплексе работали 76 тысяч человек, а сейчас осталось всего 5 тысяч человек. Восстановление такого комплекса требует мобилизации ресурсов в масштабах государства и времени. Для выполнения этой задачи необходимо изменить экономический порядок и стиль руководства отраслью.

    Атомная электростанция. В атомной электростанции роль парового котла выполняет атомный реактор, в котором энергия выделяется не за счет горения углерода и водорода, входящих в газ, мазут или уголь, с использованием кислорода воздуха, а за счет расщепления ядер урана-235 под действием нейтронов.

    В урановых рудах содержится природный уран. Он почти весь (99,3%) состоит из изотопа уран-238, ядра которого не делятся в реакторе и потому не выделяют энергию. И только 0,7% ядер природного урана являются изотопом (уран-235), делящимся и выделяющим огромное количество тепла под действием нейтронов. Чтобы стать ядерным топливом в атомном реакторе, природный уран должен быть обогащен ураном-235 до 5%. Такое топливо называется низкообогащенным ураном (НОУ), и оно используется в реакторах на медленных (тепловых) нейтронах.

    Обогащение производится в очень сложных многоступенчатых центробежных установках, работающих аналогично сепаратору для получения сметаны из молока. В этих установках удается разделять изотопы и концентрировать уран-235.

    Низкообогащенным ураном в виде таблеток двуокиси урана заполняют циркониевые трубки диаметром около 1 см и длиной несколько метров. Несколько сот таких трубок скрепляются в специальную сборку диаметром около 30 см. Такое устройство называется тепловыделяющей сборкой (ТВС) и является сложным изделием атомной промышленности.

    В реакторе на медленных нейтронах помещается несколько сотен ТВС, где они работают, выделяя тепло, нагревая воду, которая в парогенераторе образует водяной пар высокого давления. За счет полученной в реакторе энергии пар вращает ротор паровой турбины, связанный одним валом с ротором электрогенератора, вырабатывающего электроэнергию.

    Отработанное или облученное ядерное топливо. Каждая ТВС работает в реакторе около четырех лет. За это время из-за расщепления ("выгорания") урана-235 его концентрация падает в два раза (до 2%), а часть урана-238 (около 2%) превращается в плутоний, который, как и уран-235, тоже может быть ядерным расщепляющимся материалом с выделением энергии. Кроме того, образуются 2 - 3% других радиоактивных веществ (актиноидов, являющихся "шлаками"), которые поглощают нейтроны, тем самым замедляя процесс деления урана-235. Поэтому после четырехлетней кампании ТВС с отработанным топливом вынимается из реактора и заменяется новой. Отработанная ТВС, а точнее, ее урановая начинка вместе с образовавшимися плутонием и другими актиноидами-шлаками называется отработанным, или облученным ядерным топливом (ОЯТ). Оно должно быть надежно изолировано.

    В России со всех АЭС страны и других государств, где российские атомщики построили атомные станции (Украина, Литва, Финляндия, Болгария, Венгрия), собирается ОЯТ массой около 1000 т/год. Площади, которые требуются для изоляции и хранения ОЯТ, незначительны. Объем ОЯТ составляет всего 0,0002% от объема всех радиоактивных отходов в РФ. За тридцать лет общая площадь таких хранилищ составила 1,5 га, что равно площади 15 садово-огородным участкам по 10 соток. Основные мировые объемы ОЯТ контролируют США как главный производитель ТВС с ядерным топливом. В США весь ОЯТ собирается в одной шахте Юкка Маунтин в штате Невада.

    Но ОЯТ имеет высокую радиоактивность, которая, хотя и уменьшается в 100 раз через 30 - 40 лет, но все равно может быть источником опасности многие тысячи лет, так как период полураспада некоторых актиноидов очень большой. Выход только один - переработка и утилизация ОЯТ с переходом на замкнутый ядерный топливный цикл. К настоящему времени ученые разработали технологии утилизации ОЯТ, которые позволяют не только нейтрализовать ОЯТ, но и решить проблему обеспечения человечества энергетическими ресурсами на тысячу лет.

    Прежде чем рассказать об этих технологиях, отметим, что запасы ядерного топлива - урана-235 - в имеющихся урановых рудах на Земле ограничены, и их хватит на 80 лет. Но бояться исчерпания ядерных энергоносителей не следует. Во-первых, на Земле есть другие расщепляющиеся с выделением значительной энергии вещества (например, уран-238, торий-232 в ториевых рудах). Во-вторых, атомные реакторы обладают поразительным свойством: в них происходит не только "сгорание" ядерного топлива (урана-235), но и образование нового ядерного топлива (плутония) из негорючего урана-238. Это свойство ядерного реактора открывает огромные перспективы для атомной энергетики не на 70 - 80, а на тысячу лет. В связи с этим специалисты разработали технологии рециклирования, или возврата, подавляющей части ОЯТ в топливный цикл с помощью переработки ОЯТ и получения микс-топлива, являющегося смешанным ядерным топливом с ураном-235 и плутонием.

    Суть технологии переработки ОЯТ состоит в извлечении из него "вредных" для работы реактора актиноидов (шлаков), составляющих 2 - 3% массы ОЯТ. Эти шлаки для надежной изоляции и хранения помещаются в твердом остеклованном состоянии в стальные сосуды. Остальные массы ОЯТ, состоящие из очень ценных компонентов: урана-238 (95 - 96%), урана-235 (2%) и плутония (2%) используются для получения нового микс-топлива. В результате на захоронение будет отправляться только 2 - 3% ОЯТ. Но даже эта малая часть через несколько десятилетий должна быть нейтрализована, т.к. состоит из радиоактивных веществ, активность которых сохраняется тысячи и миллионы лет. Поэтому ученые разрабатывают процессы их "пережигания" (трансмутации) в ядерных реакторах и превращения в короткоживущие.

    Технологии переработки ОЯТ очень наукоемкие. Они могут быть в полной мере реализованы только ядерными державами, имеющими технологии разделения изотопов. Для полномасштабной переработки ОЯТ необходимо строительство новых радиохимических заводов или расширение уже имеющихся.

    В Англии и Франции фирмы БНФ и "Кожема" уже перерабатывают ОЯТ разных стран по коммерческим договорам и продают таблетки микс-топлива, получая благодаря этому значительные средства, обеспечивая высококлассной работой тысячи специалистов.

    Но для переработки ОЯТ его лучше предварительно выдержать в хранилищах 30 - 50 лет, после чего присущая ему высокая радиоактивность падает в 100 раз, и с ним становится многократно экономичнее работать на перерабатывающих заводах. Тем более что в настоящее время нет недостатка в урановой руде. Через несколько десятилетий, когда начнет ощущаться ее нехватка, цена на ядерное топливо поднимется. Россия обладает надежными технологиями транспорта, хранения и последующей (через 30 - 50 лет) переработки ОЯТ, научным обеспечением для их совершенствования. ОЯТ будет основным видом топлива через 40 лет, потому что описанный замкнутый цикл позволяет сделать ядерным топливом не только изотоп уран-235, составляющий всего 0,7% от всего количества урана, но и весь остальной (уран-238), которого в 140 раз больше, чем урана-235.

    Радиоактивные отходы. Помимо отработанного ядерного топлива (ОЯТ) имеются радиоактивные отходы (РАО), причем не только от ядерных заводов и атомных электростанций, но и других производств, использующих радиоактивные вещества для диагностики. Они имеют низкую и среднюю радиоактивность и представляют опасность для жизни. Это жидкости, суспензии и отработавшие детали ядерных производств и реакторов, "хвосты" радиохимических заводов, урановых шахт и т.д. Масса и объем РАО почти в миллион раз (как километр по сравнению с 1 - 2 миллиметрами) больше, чем ОЯТ. Их нейтрализация и переработка, в том числе и для вторичного использования, требуют больших затрат.

    Большие объемы РАО загрязнили озеро Карачай и реку Течу в Челябинской области после аварии при работах военного характера в 1957 г. на заводе "Маяк".

    Эти отходы должны обрабатываться (выпариваться, высаливаться, остекловываться), чтобы многократно уменьшить их объем. Затем их необходимо захоронить в глубоких изолированных пластах. Для этого нужно затратить много энергии и средств. Ввоз в Россию радиоактивных отходов (РАО) запрещен.

    О законах, регулирующих обращение и ввоз облученного ядерного топлива из других государств на переработку. В 2000 году Государственная Дума РФ исходя из предложений ученых и инженеров приняла пакет из трех законов относительно выделения небольших объемов отработанного ядерного топлива (ОЯТ) из радиоактивных отходов (РАО). Эти законы разрешают и регламентируют ввоз отработанных тепловыделяющих сборок (ТВС) с ОЯТ для временного технологического хранения, последующей их переработки и возврата радиоактивных отходов этой переработки (составляющих 2 - 3% ОЯТ) в страну, которая произвела исходное топливо. Закон также предписывает использовать значительную часть дохода от этих технологий для очистки территорий от радиоактивных отходов (РАО).

    Обсуждение этого пакета было связано с огромным количеством дезинформации населения. Некоторые политики и "народные экологи" внушали, что тепловыделяющие сборки атомных реакторов с облученным ядерным топливом (ТВС с ОЯТ) являются "страшными" радиоактивными отходами, которые загрязняют территорию. Они внушали, что все страны "мечтают" избавиться от ОЯТ, а атомная мафия планирует получить деньги за ввоз в Россию чужого ОЯТ, после чего Россия покроется атомными хранилищами и станет ядерной свалкой.

    Все это вздор, но, к сожалению, в результате пропаганды многие в него поверили.

    В действительности ТВС с ОЯТ - это сложные технические изделия с ценнейшим энергетическим ресурсом, который способен обеспечить энергией человечество на тысячи лет. Объем ОЯТ составляет ничтожную долю (см. выше) от объема радиоактивных отходов на территории России, образовавшихся за счет военных "бомбовых" программ. С этим ресурсом могут обращаться и его перерабатывать в топливо только страны, обладающие самыми передовыми наукоемкими ядерными технологиями (Россия, США, Франция, Великобритания). Франция и Великобритания со своими маленькими территориями уже ввозят для переработки ОЯТ из всех западноевропейских стран и хорошо зарабатывают на этом. США контролируют 80% мирового объема ОЯТ, большую часть которого складывают в выделенной для этих целей шахте "Юкка Маунтин" и не собираются никому его уступать.

    К сожалению, общественность и даже научные работники, не связанные с атомной энергетикой, имеют ложные представления об отработанном ядерном топливе и технологиях обращения с ним, о его переработке. До сих пор многие считают ОЯТ радиоактивным отходом. Чтобы преодолеть подобные предрассудки, нужно описание этого процесса включить в школьный курс физики.

    В законах об ОЯТ есть условие, что каждый проект по ввозу топлива из той или другой страны должен пройти независимую экологическую экспертизу. Проект получит разрешение на осуществление только в том случае, если экспертиза докажет, что в результате осуществления проекта и целевого использования средств экологическая нагрузка на окружающую среду не возрастет, а снизится. Смета расходов по обращению с ввозимым ОЯТ на каждый год должна утверждаться законом, т.е. Федеральным собранием РФ (Госдумой и Советом Федерации) и президентом РФ. А целевое расходование средств должно контролироваться Счетной палатой РФ.

    Лимит ежегодно ввозимого ОЯТ должен согласовываться с субъектами РФ, на территориях которых размещаются предприятия, осуществляющие обращение с ввозимым ОЯТ.

    Пакет обсуждаемых законов проходил через Комитет по экологии Госдумы РФ и был окончательно принят на пленарном заседании Госдумы РФ 16 июля 2001 г. Автор, будучи депутатом Госдумы РФ, был основным докладчиком при всех его обсуждениях в Госдуме РФ. Законы были поддержаны Советом Федерации РФ и подписаны президентом В.В. Путиным.

    Жизнь показала, что все-таки мы опоздали с этими законами. Прошло пять лет, но ни одного контракта для России на временное технологическое хранение и переработку ТВС с ОЯТ не было заключено. Европейский рынок захвачен Францией и Великобританией. США, контролирующие 80% рынка ОЯТ, не уступают ни грамма. Конечно, эти законы помогут нам при будущих наших поставках ТВС со "свежим" ядерным топливом на атомные станции, которые Россия строит в Иране, Китае и Индии. Тогда мы сможем обратно забирать отработанные ТВС, получая дополнительные доходы и повышая конкурентоспособность российского ядерного топлива, при этом способствуя нераспространению ядерного оружия.

    О противодействии развитию ядерной энергетики. Противодействие развитию атомной энергетики - это борьба с Россией, с её потенциалом, с её наукой. Если в обычной, т.е. тепловой, энергетике на органическом топливе 60% и более составляет невозобновляемый природный ресурс (топливо), то стоимость топливной составляющей в атомной энергетике всего 15%. И большая часть ядерного топлива определяется оплатой труда, т.е. возобновляемым ресурсом. Атомная энергетика в основном использует возобновляемый ресурс - труд. Топливо для энергетики на углеводородном топливе имеется только на несколько десятилетий, а для атомной энергетики - на тысячелетия.

    Без атомной энергетики человечество не будет иметь энергетической перспективы уже через 30 лет.

    В России сложилась традиция, когда под улюлюканье и гневные речи возбужденного и измученного большинства преследовали специалистов, трудоспособных крестьян, генетиков, кибернетиков, врачей, травопольщиков.

    Если народ будет слушать крикунов, игнорируя мнение специалистов и мировой опыт, то даже в том случае, если будет наведен порядок в остальных сферах жизни, мы будем бедными всегда.

    Если мы будем медлить, то Россия потеряет свое место на мировом рынке. Он будет поделен без нас, а мы станем уныло говорить, что опять мы отстали от Запада.

    Россия ушла сама или вытеснена с большинства геополитических арен. Сейчас многие поняли, что "экономия" на обороне, ракетно-космическом комплексе, поддержке своих союзников и т.д. не улучшила наше благосостояние.

    У России остались только две геополитические мощи: атомная промышленность с ядерным оружием и нефтегазодобыча. Не надо поддаваться искушению "не тратиться" и устраняться от геополитической роли. Это не даст нам экономии.

    Новая концепция в атомной энергетике с переработкой ОЯТ предлагается учеными уже много лет. Она позволит развить ядерные производства, обеспечить работой тысячи специалистов и рабочих, зарабатывать значительные средства, улучшить экологическую обстановку и обеспечить нас огромным энергетическим ресурсом.

    Ядерные реакторы на быстрых нейтронах и реакторы термоядерного синтеза. В перспективе для атомных электростанций будут строить реакторы на быстрых нейтронах, для которых ядерным топливом должен быть высокообогащенный уран (ВОУ) или плутоний. Российские специалисты - лидеры в разработке и эксплуатации этой техники, в частности на Белоярской АЭС. Концентрация урана-235 в реакторе на быстрых нейтронах должна быть 20% и более.

    Реакторы на быстрых нейтронах обладают огромными преимуществами по сравнению со ставшими традиционными реакторами на тепловых (медленных нейтронах). Во-первых, они занимают во много раз меньший объем, и поэтому их легче изолировать. Во-вторых, они позволяют в полной мере обеспечить замкнутый цикл воспроизводства топлива. В реакторах на быстрых нейтронах количество образующегося плутония превышает количество сгоревшего урана-235.

    Но у реакторов на быстрых нейтронах есть и недостатки. В них интенсивность выделения тепла из-за реакции деления ядер урана-235 настолько велика, что вместо воды для отвода этого тепла в нынешних реакторах используется расплавленный натрий. И уже нагретый в реакторе натрий греет воду в парогенераторе, образуя пар высокой температуры и давления. Этот пар "работает" в паровой турбине. Использование натрия существенно усложняет обеспечение работы реактора. Но главный недостаток реактора на быстрых нейтронах - его изготовление в два раза дороже изготовления реактора на медленных нейтронах одинаковой мощности из-за более дорогих материалов в его конструкции. Это делает его пока коммерчески неконкурентоспособным с реактором на медленных нейтронах. Поэтому специалисты разрабатывают реактор на быстрых нейтронах, в котором в качестве теплоносителя будет использоваться вода сверхкритических параметров.

    Пример успешной эксплуатации реактора на быстрых нейтронах дает Белоярская АЭС - и это выдающееся достижение российской науки и техники.

    Еще более заманчивые перспективы открывает энергия термоядерного синтеза тяжелых изотопов водорода - дейтерия и трития. Имеющиеся на Земле запасы дейтерия в природной воде огромны и практически неограниченны для обеспечения энергией человечества. Но для реализации устойчивого управляемого термоядерного синтеза необходимо решить очень трудные научно-технические проблемы, требующие огромных материальных ресурсов, исчисляемых десятками и сотнями миллиардов долларов. Решение этих проблем потребует нескольких десятилетий.

    4. Экологические мифы и основные проблемы охраны окружающей среды

    Различные экологические организации, как и понятие экологии, появились сравнительно недавно. "Зеленое" движение не миновало и России. В 80-х - 90-х годах многие партии появились из неизвестности именно на волне борьбы за чистоту окружающей среды. Цели благородные, но не подкрепленные знаниями и анализом экономических и технологических возможностей они приводили к "утопической экологии". Почти во всех странах становление экологических партий проходило по одному сценарию: бурное развитие, широкая поддержка общественности, значительное влияние на умы масс и… чаще всего постепенное исчезновение. Исключением пока является только Германия.

    Главной причиной таких трансформаций, как правило, являлась политика. Слишком быстро экологические цели движений подменялись политическими, становясь лишь прикрытием стремления лидеров сделать карьеру или деньги, создав себе имидж "защитника народа". В результате приходило разочарование и уходила поддержка со стороны избирателей. А экологические движения и тревоги дискредитировались в глазах "технократов", занимающихся производством, или приобретали романтический ореол мучеников за чистоту природы в глазах "гуманитариев", далеких от производства товаров для обеспечения потребностей населения. Это опасно, потому что "технократы" начинают пренебрегать экологическими ограничениями, а "гуманитарии" настраивают общественное мнение против производительных сил. Такой конфликт не только непродуктивен, но и может стать одной из причин ослабления промышленного потенциала России. Поэтому помимо актуального вопроса: "Что надо делать во благо экологии?" актуален и вопрос: "Что не надо делать во благо экологии?"

    Общество должно противостоять как технократическому, так и экологическому экстремизму. Различные политические движения, часто с экстремистским оттенком, присваивали себе различные цвета: черный, красный, белый, коричневый, зеленый. Экстремизм в экологии присвоил себе зеленый цвет. Цвет благородный, но мы должны противостоять и этому экстремизму, добиваясь гармонизации экологии, экономики, технологий, потребностей народа и возможностей природы.

    Миф первый: кто виноват? Если провести опрос общественного мнения, что является основным источником экологических проблем России, то его результат можно предсказать заранее: главным виновником будет названа промышленность. Меняться будет только конкретное ее наименование - химическая, нефтехимическая, атомная и пр. - в зависимости от места жительства опрашиваемого. Но это не совсем правильно, вернее, совсем неправильно, потому что основной источник экологических проблем на Земле - это человек и его потребление. Половину всех отходов, загрязняющих водную среду, "производит" жилищно-коммунальное хозяйство, а 75% вредных выбросов в воздушную среду - автомобильный транспорт и электростанции на угле, мазуте и газе.

    Очевидно, что окружающая среда портится не только вследствие развития индустрии. Мы знаем массу примеров уничтожения окружающей среды, когда индустрии не было и в помине. Во времена подсечного земледелия приходила семья, сжигала лес, снимала с земли несколько урожаев и уходила, оставляя за собой истощенную землю. Но так можно было делать, когда население Земли было незначительным. Уже при Петре I, когда население России составляло 10 млн. человек, подсечное земледелие было невозможно. А чтобы прокормить нынешнее население России, не обойтись без удобрений, а удобрения - это химические производства и энергетика...

    Сегодня, с ростом населения Земли, среда обитания человека сможет удовлетворять необходимые нормы только при наличии энергетики, химии и развитой промышленности. Как это ни парадоксально, альтернативы этому нет. Люди должны осознать, что именно благодаря промышленности, в том числе химической и атомной, продолжительность жизни человека выросла, а жизнь стала здоровее и качественнее. Чтобы убедиться в правильности этой теоремы, достаточно обратиться к статистике, которая утверждает, что чем выше валовой внутренний продукт, тем больше продолжительность жизни и ниже детская смертность, хотя, если следовать логике наших ортодоксальных экологов, территории развитых стран должны испытывать большую экологическую нагрузку. Но, "оказывается", жизнь комфортнее и благополучнее там, где высокоразвитое производство, и если мы начнем закрывать химические, нефтехимические, атомные и прочие заводы и фабрики, то жизнь станет хуже. Самое же главное в том, что ухудшится и экологическая ситуация. Требуя сохранения природы, надо добиваться не остановки или сокращения производств, а их экологического совершенствования.

    Когда очистили одну из самых грязных рек в Европе - Рейн? Это случилось, когда Германия стала мощной экономической державой, когда она стала энергетически вооруженной, потому что, как правило, все экологические технологии по очистке весьма энергоемки. Нет энергии - нет возможности реализовывать экологические программы.

    Экология, производство и экономика должны быть тесно увязаны, сбалансированы, и в этом суть устойчивого развития.

    Миф второй: все болезни от химии и радиации. В Государственной Думе в апреле прошли второе чтение законопроекты, разрешающие ввоз в Россию на хранение и переработку зарубежного облученного ядерного топлива. Ежегодно АЭС России и Украины вырабатывают около 1000 тонн ядерного топлива, в соответствии с проектом ввозить предполагается еще примерно столько же. В компактном виде это топливо займет объем около 100 куб. метров, то есть меньше железнодорожного вагона. При этом нужно учесть, что речь в законопроектах идет о ввозе наиболее организованных радиоактивных материалов в герметичных тепловыделяющих сборках (в ТВС), которые транспортируются в контейнерах из танковой брони, а находятся в хранилище, которое выдерживает падение самолета. Все эти процессы проходят при полном контроле за радиоактивностью.

    Одним из активных противников проекта стал губернатор Кемеровской области, который высказался против "превращения страны в радиоактивную помойку", выступив с риторическим осуждением: "Где же ваша совесть, ребята?.." В то же время угольные станции Кемеровской области выбрасывают в атмосферу более 1000 тонн урана и тория, содержащихся в угле, и многие тонны еще более страшного яда - бензопирена. Но вывод отсюда такой: нельзя ни в коем случае закрывать угольные станции в Кемеровской области, потому что это не улучшит уровень жизни. Нужно не закрывать их, а стремиться к тому, чтобы минимизировать количество урана и бензопирена в выбросах путем совершенствования технологии, установки пылеуловителей и т. д. А уж если выступать по ядерным проблемам, надо сначала почитать специальную литературу, посоветоваться со специалистами. Но политикам легче жить, зарабатывая на популизме, и совестить ученых.

    Теперь несколько слов о химии - еще одном "антиэкологическом монстре в экологии". В России всего 5% (а в передовых индустриальных странах 13%) потребляемой нефти используется в нефтехимии для получения новых материалов и необходимых веществ для различных производств. Остальная нефть сжигается в виде бензина, керосина, дизельного топлива и мазута в автомобилях, тракторах, самолетах и электростанциях с соответствующими выбросами в атмосферу. Если сократить химическое и нефтехимическое производство, то неизбежно возрастет производство металлов, вырубка лесов, деградация почв и т.д.

    Необходимо иметь в виду, что даже территория, где нет промышленных предприятий, может быть экологически неблагополучной вследствие естественных патогенных факторов.

    Например, на северо-востоке Башкортостана в 80-х годах была отмечена повышенная заболеваемость: анемия среди новорожденных, неблагополучное протекание беременности и т.д. А поскольку в соседней Челябинской области расположено "атомное" производство "Маяк", на котором в 1957 г. произошла печально знаменитая тяжелая авария с большим выбросом радиоактивных веществ, то оно и было объявлено виновником этих бед на северо-востоке Башкортостана. Но исследования, проведенные специалистами самого высокого класса, показали, что патогенной причиной здесь является питьевая вода, перегруженная солями тяжелых металлов, которые поднимались из глубинного разлома, что никак не связано ни с промышленностью (в этом регионе нет крупных заводов), ни с радиоактивностью, которая от "Маяка" сюда не проникла.

    Миф третий: Россия богата ресурсами. В силу особенностей географического расположения России, территория которой большей частью лежит "за" изотермой в 0° Цельсия, на единицу продукции - тонны зерна, нефти, газа, кирпича и пр. - всегда будет больше тратиться и труда, и сырья, чем в развитых странах. Отопительный сезон в России длится от 5 до 8 месяцев в году, в то время как в Германии и Франции, например, можно провести зиму в слабоотапливаемом помещении. Если в странах Юго-Восточной Азии значительная часть трудового населения привыкла жить на 30 $/мес, то для России такая цифра является трагедией. То есть российские товары по природным причинам практически всегда будут требовать больших затрат труда и больших ресурсов для жизни трудящихся. Поэтому российские товары труднее сделать конкурентоспособными.

    Это, однако, не означает, что мы должны повышать конкурентоспособность за счет экономии на природоохранной составляющей себестоимости товара, а говорит о том, что наша экономика должна стать более закрытой, чем в Европе, мы должны больше оберегать своего сельскохозяйственного производителя.

    Конечно, если бы в России добывалось больше нефти и газа, можно было бы не беспокоиться о собственном производителе и жить за счет их продажи. Но в России добывается не так много нефти и газа в пересчете на душу населения. В Кувейте и Норвегии, например, добывается 40 т/(чел/год), а в России всего 2 т/(чел/год), из них почти 1 т/(чел/год) идет на собственные нужды.

    Можно с большой долей вероятности утверждать, что через 10 лет во всем индустриальном мире, в том числе и в России, если она сможет взять курс на развитие своего промышленного потенциала, начнется бум строительства атомных станций. Другого пути просто нет. Нынешняя пауза в строительстве АЭС связана с двумя обстоятельствами: аварией на Чернобыльской АЭС и наличием дешевого газа, что привело к активному строительству газовых электростанций в Европе, которые требуют меньших капитальных затрат. Но газ быстро дорожает. А доля топливной составляющей в газовых, а также угольных и мазутных электростанциях велика и составляет около 60% стоимости электроэнергии. А при росте цен на сырье (который уже происходит и будет продолжаться) начнет падать и их конкурентоспособность. У АЭС при высоких капитальных затратах доля топливной компоненты в стоимости электроэнергии составляет около 15%. При этом в топливной составляющей себестоимости электроэнергии, полученной на газовых электростанциях, основная доля приходится на невозобновляемый природный ресурс. А в топливной составляющей себестоимости электроэнергии, полученной на атомных электростанциях, основная доля приходится на возобновляемый ресурс - оплату труда, а природная компонента (стоимость руды) мала.

    Выход у народа России один - жить за счет своего труда. Необходимо осознать, что мы живем в не очень богатой ресурсами стране, и поэтому должны рассчитывать на продукты питания от собственного крестьянина и смотреть телевизоры - от российского завода. Это не означает создания нового железного занавеса, но степень защищенности отечественного производителя нужно сделать более высокой. Россия может покупать товары из-за рубежа, расплачиваясь неограниченными и невоспроизводимыми природными ресурсами, товарами собственного производства с большой долей труда. Свобода возможна только при развитых производительных силах, то есть должна быть экономически подкрепленной, иначе происходит растрата ресурсов. К сожалению, пока наша страна живет по принципу "Гуляй, пока гуляется!". Приобретение "Мерседесов", строительство роскошных особняков производится, главным образом, не за счет возобновляемого ресурса - труда, и это трагедия для страны, этот процесс должен быть остановлен.

    Одна из главных экологических проблем России. Из-за недофинансирования пашни России не получают достаточного количества удобрений. Вместо 100 - 120 кг/га вносится в лучшем случае 15 - 20 кг/га, что вызывает истощение и разрушение почв.

    Специалисты Российской академии сельскохозяйственных наук, в частности, академик РАСХН В.А.Захаренко, обобщив свыше 8 тыс. полевых опытов научных учреждений, проанализировал потенциальные потери урожая, которые ежегодно несет российское растениеводство. Потери оказались очень большими, а виной тому - крайняя бедность отечественных земледельцев.

    Экономические реформы ведут к постоянному сокращению посевных площадей и кормовых угодий. В результате за последнее десятилетие 32 - 35 млн. гектаров переведено в разряд бросовых. Эти земли превращаются в резервации сорных растений и опасных вредителей: саранчи, лугового мотылька и грызунов. Общую неблагоприятную обстановку создают пашни с упрощенной обработкой почвы и неухоженные луга (средств на качественную обработку земли у аграриев нет).

    Низкий уровень культуры земледелия приводит к распространению опасных вредителей и возбудителей болезней. Сорняки ежегодно губят от 17 до 26% урожая, на долю болезней приходится от 8 до 25%, еще 8 - 20% уничтожают вредители растений.

    На сельскохозяйственных предприятиях половина потенциальных потерь урожая приходится на производство зерна, поскольку большая часть земель занята именно зерновыми культурами. Технические культуры (лен, сахарная свекла, подсолнечник, соя и рапс) теряют около 13%, за ними следуют картофель и другие овощи, плодовые и кормовые культуры. Потери урожая от сорняков выше, чем суммарные потери от болезней и вредителей растений.

    Экология без мифов. Производство товаров потребления направлено на удовлетворение человеческих потребностей в современном комфорте. Что такое сегодня российский стандарт комфортности? Это трех-, четырехкомнатная квартира, дачный участок в 7 - 8 соток, машина с гаражом, возможность отдыха летом, гарантия образования детям и медицинского обслуживания, а также пенсионное обеспечение. Этот стандарт вполне приемлем и может обеспечиваться российской экономикой. Но для этого необходимо активно развивать нефтяную и химическую промышленность, металлургию и энергетику, в том числе и атомную. Чрезвычайно важно, чтобы общественное сознание отошло от идеи, что борьба за экологическое выживание есть борьба с производительными силами. Нельзя закрывать заводы, нельзя закрывать электростанции.

    Только мощное производство с мощной энергетикой способно не только удовлетворять человеческие потребности, но одновременно и очищать, перерабатывать и приводить в порядок ту территорию, на которой мы живем и которую загрязняем и истощаем. Только в этом случае мы можем обеспечить разумную, достаточно комфортную жизнь всему человечеству, причем не только 6 млрд. людей, но и гораздо больше.

  • © «Московский институт энергобезопасности и энергосбережения»
    Полное или частичное использование материалов возможно только с разрешения редакции.
    Политика в отношении персональных данных
    Зарегистрирован в Федеральной службе по надзору в сфере массовых коммуникаций, связи и охраны культурного наследия. Свидетельство ПИ № ФС77-28742

    webmaster: webmaster@endf.ru