В 2019 году Российская академия наук и Госкорпорация «Росатом» подписали соглашение о сотрудничестве, направленном на совместную реализацию высокотехнологичных проектов для обеспечения технологического суверенитета страны. Соглашение подписали генеральный директор Росатома Алексей Лихачев и президент РАН Александр Сергеев. Выполняемые в рамках соглашения работы будут способствовать успешной реализации Комплексной программы «Развитие техники, технологий и научных исследований в области использования атомной энергии в Российской Федерации» (КП РТТН), в том числе реализации проекта «ПРОРЫВ» для достижения нового качества ядерной энергетики и проекта «Зеленый квадрат». Кураторами совместных работ являются со стороны Академии наук – вице-президент РАН, академик Валерий Бондур, со стороны Росатома – председатель научно-технического совета Госкорпорации «Росатом», академик РАН Георгий Рыкованов, который и рассказал о результатах проделанных работ за этот период.
– Какие организационные структуры РАН задействованы в реализации КП РТТН, в чем заключаются их основные задачи?
- Прежде чем отвечать на Ваш вопрос, хотел бы обратить внимание на гораздо большую широту направлений взаимодействия РАН – Росатом. РТТН – только «мирная» составляющая развития Госкорпорации. Есть еще «военная» часть, где ведущие институты отделений физических наук, химических наук, нанотехнологий, математических наук, энергетики, механики и процессов управления РАН принимают активное участие.
Что касается КП РТТН, то это национальная программа научных исследований в области использования ядерной энергии, в которых сегодня Россия является безусловным лидером. По сложившейся традиции здесь работают прямые научные контакты, исследования в организациях Росатома проводятся совместно с институтами РАН. Спектр этих исследований весьма широк, начиная от разработки конкретных технологий (ядерное топливо, переработка ОЯТ и обращение с РАО и др.), заканчивая обоснованием безопасности ядерно-энергетических установок и формированием стратегии развития ядерной энергетики
Особенно важна роль РАН в экспертизе отраслевых программ, что позволяет поддерживать их современный научный уровень и обеспечивать мировое лидерство российской атомной науки и техники. В этой части организацию работы осуществляют Президиум и Президент РАН. В качестве примера приведу экспертизу РАН одного из важнейших объектов программы РТТН – реакторной установки БРЕСТ-ОД-300. Инновационный характер этой установки обусловил неприменимость к данному объекту ряда действующих в атомной энергетике нормативов. И именно положительная экспертиза комиссии РАН под председательством академика С.В. Алексеенко стала достаточным основанием для того, чтобы Ростехнадзор дал разрешение на сооружение РУ БРЕСТ-ОД-300.
– Почему в нашей стране уделяется столь пристальное внимание развитию атомных технологий?
- По моему мнению, в научной среде все больше утверждается понимание, что атомные (ядерные) технологии сегодня – это ключ к решению важнейших энергетических, экологических проблем, задачи борьбы с изменениями климата, наиболее остро стоящих сегодня перед человечеством. Позвольте привести еще один пример. Исследования Института Народнохозяйственного Прогнозирования РАН (академик Б. Н. Порфирьев, член-корреспондент А. А. Широв), Института Энергетических Исследований РАН (академики А. А. Макаров и С. П. Филиппов) свидетельствуют, что эффективность декарбонизации электроэнергетики при вложении средств в развитие атомной генерации примерно в 10 раз выше, чем в возобновляемые источники энергии. В таком случае специалистам в области ядерной энергетики необходимо подтвердить возможность обеспечения АЭС топливом в течение столетий и продемонстрировать варианты безопасного обращения с отработавшим ядерным топливом (ОЯТ). Такие работы также являются частью программы РТТН и включены в другие исследовательские программы Госкорпорации.
Принятый Росатомом в стратегии дальнейшего развития переход на двухкомпонентную атомную энергетику (с реакторами на быстрых нейтронах и тепловыми реакторами с ужесточением нейтронного спектра) позволит обеспечить устойчивое энергоснабжение на тысячелетия путем вовлечения U238 в ядерный топливный цикл быстрых реакторов. Для отработки технологий долговременного хранения и захоронения продуктов переработки ОЯТ Росатомом ведется строительство подземной исследовательской лаборатории (ПИЛ). Научное руководство этих работ осуществляет ИБРАЭ РАН. Проводятся исследования по фракционированию продуктов переработки ОЯТ – выделению короткоживущей фракции Cs137 и Sr90, фракции минорных актинидов (МА) – Am и Cm для последующей их трансмутации. Успешная реализация этих работ может позволить реализовать идею радиационно-эквивалентного захоронения радиоактивных отходов (РАО) и тем самым разрешить имеющиеся в научной среде разногласия относительно гарантий безопасного хранения ОЯТ в течение сотен тысяч лет. Здесь сложно выделить какую-то ведущую организацию. В работе участвуют как отраслевые институты (ВНИИНМ, Радиевый институт), так и МГУ, институты отделения химических наук РАН под общим руководством академика Б.Ф. Мясоедова.
На самом же деле сегодня трудно найти род человеческой деятельности, где не используются атомные технологии. И ядерная медицина, и квантовые компьютеры, и освоение дальнего космоса, и Северный морской путь – это все ядерные технологии.
– Как развивается сотрудничество с научными центрами Госкорпорации «Росатом»?
- Если характеризовать одним словом, то плодотворно. Выше уже отмечались традиционные прямые взаимодействия между предприятиями Росатома и институтами РАН. Приведу несколько успешных результатов, не ограничиваясь программой РТТН.
Объединенный институт высоких температур РАН выполнял совместные с Российским федеральным ядерным центром ВНИИЭФ экспериментальные исследования под руководством академиков В.Е. Фортова и Р.И. Илькаева термодинамических свойств дейтерия и гелия при давлениях сотни миллионов атмосфер.
Институт ядерной физики имени Г.И. Будкера СО РАН под руководством академиков П.В. Логачева и А.Н. Скринского разрабатывает ускоритель электронов ЛИУ-20 и запускает совместно с Российским федеральным ядерным центром ВНИИТФ уникальный, не имеющий аналогов рентгенографический комплекс.
Институт энергетических исследований РАН формирует под руководством академиков А.А. Макарова и С.П. Филиппова стратегию развития ядерной энергетики на среднесрочную и долгосрочную перспективу.
Институт проблем безопасного развития атомной энергетики РАН выполняет разработку под руководством академика Л.А. Большова кодов расчетного обоснования безопасности ЯЭУ и ЯТЦ для Проектного направления «ПРОРЫВ» и для других отраслевых проектов.
Институт проблем химической физики РАН осуществляет научное руководство (член-корр. РАН А.Л. Максимов, академик Н.Н. Пономарев -Степной) разработкой прототипа отечественной установки паровой конверсии метана в соответствии с проектом Росатома по водородной энергетике.
Институт высокотемпературной электрохимии УрО РАН выполнил обоснование под руководством профессора Ю.П. Зайкова пирохимической технологии переработки облученного нитридного уран-плутониевого ядерного топлива перспективных быстрых реакторов.
– Как вы упомянули, в рамках проекта «ПРОРЫВ», ученые РАН уже выполнили ряд важных задач. Какие вопросы сейчас на повестке перед учеными Академии по этому проекту?
- Вышеупомянутые направления работ являются актуальными работами для Проектного направления «ПРОРЫВ» и сегодня, когда от создания опытно-демонстрационного комплекса проект вступил в фазу создания промышленных объектов. В качестве важного перспективного направления для этого проекта следует отметить разработку плазменной технологии переработки облученного ядерного топлива, которая ведется в Объединенном институте высоких температур РАН под руководством академика В.П. Смирнова. Немного отвлекаясь от «Прорыва», в качестве еще одного важного направления совместных работ Росатома и РАН следует выделить решение проблемы разработки расчетно-экспериментальной технологии ускоренного создания новых конструкционных материалов для перспективных работ в области атомной энергетики, позволяющих повысить КПД и ресурс реакторной установки. Эти работы курирует Научный руководитель Приоритетного направления «Материалы и технологии», профессор А.В. Дуб.
– В проекте «Зеленый квадрат» важной задачей РАН является разработка технологического обоснования включения ядерной энергетики в этот комплекс в качестве полноценного экологического звена. На какой стадии проработки находится эта задача?
- Этот, на первый взгляд, простой вопрос требует более детального обсуждения. Подтверждение климатической эффективности АЭС и включение ее в «зеленые» направления энергетики наравне с возобновляемой не вызывает вопросов, поскольку атомная энергетика имеет нулевые прямые выбросы парниковых газов при генерации, и наиболее низкие выбросы на всем жизненном цикле. По результатам исследования Европейской экономической комиссии ООН, проведенного в 2021 году, среднее значение выбросов на жизненном цикле генерации для АЭС – 5,5 г СО2 экв/кВт·ч, для ГЭС – 6 г СО2 экв/кВт·ч, у ВЭС – 7,8 г СО2 экв/кВт·ч.
Один из факторов, исторически сдерживающих широкомасштабное развитие ЯЭ, это проблема накопления ОЯТ тепловых реакторов. Данная проблема «поднималась на щит» противниками включения атомной энергетики в «зеленые» Таксономии. До недавнего времени решение этой проблемы во всем мире рассматривалось как отложенное и связывалось с глубинным захоронением ОЯТ или РАО. Однако реалистических доказательств надежности и безопасности захоронения РАО, с периодом полураспада отдельных изотопов, измеряемых сотнями тысяч и миллионами лет, предложено не было. Для большинства стран так называемое «отложенное решение» (хранение ОЯТ в течение неопределенного срока до нахождения согласованного решения) не является приемлемым по политическим и экологическим причинам.
Решения, которые в настоящий момент закладываются в РФ в перспективные АЭС и ядерный топливный цикл нового поколения в стратегии двухкомпонентной ядерной энергетики, позволят существенно повысить репутацию ЯЭ, как безопасного и малоотходного производства, представляющего безусловный интерес как объект "низкоуглеродного" инвестирования. В концепции замкнутого ЯТЦ, разрабатываемой в рамках Проектного направления «Прорыв» (научный руководитель проекта - Е.О. Адамов), образуемые в результате переработки высокоактивные отходы (ВАО) имеют совершенно иные свойства по сравнению с ОЯТ, ввиду практически полного отсутствия в первых U, Pu и MA. На базе результатов работ, выполненных под руководством академика Р.М. Алексахина, чл.-корр. РАН В.К. Иванова и чл.-корр. РАН В.И. Рачкова показано, что переход ЯЭ России на реакторы на быстрых нейтронах с замкнутым ЯТЦ и трансмутацией минорных актинидов к концу века делает возможным выравнивание радиационных рисков РАО и природного урана уже в пределах следующих столетий. При этом достижение радиационной эквивалентности от захораниваемых РАО и природной урановой руды происходит уже через 100 лет. Отметим, что в открытом цикле с тепловыми реакторами такое выравнивание произойдет спустя 700 000 лет. Исследования по этому направлению с полноправным участием РАН продолжаются, но уже сегодня можно сказать, что ядерная энергетика имеет все основания быть составной частью «Зеленого квадрата».
С точки зрения нормативных документов, многое уже сделано, в том числе с участием РАН. Еще в сентябре 2021 года Правительством РФ проекты атомной генерации подтверждены в составе Таксономии «зеленых» проектов, что определяет возможность приоритетной реализации проектов в области атомной энергетики и доступ к финансированию на льготных условиях. Следует подчеркнуть, что в Европе, несмотря на значительные политические разногласия, в июле 2022 года в перечень подтвержденных Таксономией ЕС «зеленых» видов деятельности также включена атомная энергетика. Отдельно документ фиксирует важность развития реакторов IV поколения и технологий замкнутого ядерного топливного цикла для минимизации отходов атомной промышленности, о чем мы говорили выше. Важно, что Россия предлагает варианты решения этих вопросов.
