100 вопросов и ответов об атомной энергентике и ядерном топливе

остальными барьерами: контуром теплоносителя и окружающими защитными конструкциями, которые спроектированы на случай таких событий и предотвращают крупный выброс радиоактивности.

Одной из главных особенностей эксплуатации АЭС является наличие ионизирующих излучений и необходимость обеспечения радиационной безопасности. Она обеспечивается, в первую очередь, поддержанием режимов нормальной эксплуатации АЭС, когда надежно функционируют все барьеры безопасности. Осуществляется контроль за радиационной обстановкой на территории, окружающей станцию, в пределах наблюдаемой зоны. Станция считается радиационно безопасной, если обеспечивается непревышение установленных нормативами доз внутреннего и внешнего облучения персонала и населения при нормальной эксплуатации и проектных авариях.

Основной задачей радиационной безопасности является защита персонала, населения и окружающей среды от радиологического воздействия за счет эффективных защитных мер. К их числу относятся: постоянный контроль по радиационным факторам за состоянием оборудования и помещений реакторного отделения АЭС; локализация радиоактивных отходов и других источников радиации в пределах установленных границ сооружений станции и во всех режимах эксплуатации; автоматизированный радиометрический контроль за состоянием окружающей среды вокруг АЭС.

Например, в Украине, в соответствии с НРБУ – 97 в качестве дозового предела внутреннего и внешнего облучения всего тела

установлена предельно допустимая годовая доза (ПДД) 5 бэр/ год. Для условий нормальной эксплуатации АЭС эта доза равна 2 бэр/год. Реально годовые дозы облучения эксплуатационного персонала составляют 10–30% от допустимых значений

Для ограниченной части населения, проживающей вблизи атомной станции, доза облучения не должна превышать 0,1 бэр/год. Нормами радиационной безопасности регламентируются допустимые выбросы радиационных газов и аэрозолей в атмосферу, а также ограничены пределы доз облучения для населения, обусловленные радиоактивными отходами АЭС.

Так, предел дозы для населения, проживающего вблизи станции, за счет газообразных выбросов не должен превышать 20 мбэр/год, а за счет жидких сбросов – 5 мбэр/год.

Еслиатомныестанции 82 безопасны,зачем нужны аварийныйпланиучения?

Перечень действий на случай аварийной ситуации предусмотрен не только в ядерной энергетике, это непременный атрибут любого сложного производства, так как любое из них связано с определенной долей риска. В случае с ядерной энергетикой, мы уже говорили, этот риск оправдан и сведен к минимуму объединенными усилиями инженеров, конструкторов, операторов АЭС, государственных регулирующих органов. План действий на случай любой нештатной ситуации рассматривается как дополнительная страховочная мера.

Международное агентство по атомной энергии (International Atomic Energy Agency) – специализированное агентство по сотрудничеству в области мирового использования ядерной технологии. Создано 29 июля 1957 года в качестве независимого учреждения в рамках системы Организации объединенных наций. В настоящее время участниками МАГАТЭ являются 134 государства. Генеральным секретарем МАГАТЭ является египтянин Мохаммед Эль-Барадеи.

МАГАТЭ - единственный международный инспектор по вопросам ядерных гарантий и контроля в области гражданских ядерных программ. Цель этого контроля - не допустить использования в военных целях ядерных материалов. Согласно уставу, «Агентство стремится к достижению более скорого и широкого использования атомной энергии для поддержания мира, здоровья и благосостояния во всем мире». С этой целью оно разрабатывает стандарты, по которым можно судить, достаточно ли защищено от радиации то или иное производство, а также издает инструкции, как нужно обращаться с ядерными материалами.

ЧтотакоеВсемирная 85 ассоциация организаций, эксплуатирующихАЭС?

Учредительная конференция Всемирной ассоциации организаций, эксплуатирующих атомные электростанции (ВАО АЭС или WANO, World Association of Nuclear Operators) была проведена в Москве 15 мая 1989 года. Главной идеей организации

стало объединение усилий операторов АЭС для повышения безопасности и надежности действующих атомных станций во всем мире. Члены Ассоциации сотрудничают в рамках программ региональных центров, расположенных в Москве, Париже, Атланте и Токио. Координационный центр находится в Лондоне. Московский центр объединяет АЭС и эксплуатирующие организации Армении, Болгарии, Венгрии, Казахстана, Литвы, Польши, России, Словакии, Украины, Финляндии и Чехии.

Миссия WANO состоит в максимальном повышении безопасности и надежности эксплуатации АЭС путем обмена информацией и содействия развитию сотрудничества, взаимного сравнения результатов и стремления к совершенству среди членов Ассоциации.

Информируетсялинаселе- 86 ниеоработеатомных электростанций?

Сегодня во всех странах, эксплуатирующих ядерные установки, большое значение придается вопросам информацион- но-разъяснительной работы с общественностью. Она носит долговременный и непрерывный характер. Информирование общественности производится через сообщения специальных служб по работе с общественностью, существующих на всех АЭС и многих предприятиях атомной отрасли. Как правило, при АЭС действуют также информационные центры, распространяющие информацию о деятельности станций.

Граждане как России, так и Украины имеют право в установленном порядке совершить экскурсию на АЭС (в информационный центр станции). В частности, в Украине статья 10 закона от 08.02.1995 №39/95-ВР «Об использовании ядерной энергии и радиационная безопасность» гласит: «Граждане Украины с познавательною целью имеют право на посещение

в установленном порядке ядерных установок, а также объектов, предназначенных для обращения с радиоактивными отходами».

Практика показывает, что в основном озабоченность представителей общественности связана с недостатком информации и иррациональными страхами — представлением об атомной энергии как о некой опасной сверхъестественной силе. Кроме того, на доверие населения к атомной энергетике огромное влияние оказывает так называемый «чернобыльский синдром» — снижение доверия к атомным технологиям, вызванное аварией на ЧАЭС.

Представляетлиядерноетоп- 87 ливо(свежее, отработанное)

опасностьсточки зрения террористическойугрозы?

Низкообогащенный уран, используемый в свежем ядерном топливе, принципиально непригоден для создания боевого ядерного оружия (хотя теоретически может быть применен в так называемой «грязной бомбе»). Что же касается ОЯТ, то это высокорадиоактивный материал, для которого характерны все типы излучения. Но завладеть как свежим, так и обогащенным ядерным топливом очень сложно, поскольку все объекты, имеющие отношения к нему (АЭС, спецэшелоны для транспортировки, хранилища, заводы по переработке) находятся под усиленной охраной.

В случае с ОЯТ при попытке хищения оно представляет большую опасность - прежде всего, для самих похитителей. К тому же на всех этапах обращения с ним используются лишь дистанционные технологии, кроме того облученные ТВС - это громоздкие конструкции весом несколько сот килограммов каждая, что делает их кражу весьма проблематичной.

Для обеспечения требований нормативных документов по радиационной безопасности и охране окружающей среды в районе расположения АЭС России и Украины установлена т.н. зона наблюдения (ЗН) радиусом 30 км. В них в соответствии с регламентами внешнего радиационного контроля службами станций проводится постоянный контроль проб объектов внешней среды. Такими объектами являются: приземный слой воздуха, атмосферные осадки, почва, растительность, вода, основные продукты питания.

Чтотакое 89 «энергогенерирующая компания»?

В России и Украине созданы специальные компании, осуществляющие эксплуатацию АЭС. В России это ФГУП «Концерн «Росэнергоатом»», который был создан в 1992 году. Учредителем концерна «Росэнергоатом» является Федеральное агентство по управлению федеральным имуществом, а вышестоящей организацией — Федеральное агентство по атомной энергии.

Концерн эксплуатирует 10 действующих АЭС России. В его состав включены также строящиеся АЭС, а также предприятия, оказывающих услуги по эксплуатации, ремонту и научно-технической поддержке.

Государственное предприятие «Национальная атомная энергогенерирующая компания «Энергоатом» создано 17 октября 1996 года постановлением Кабинета Минист-

ров Украины № 1268. В ее состав в качестве обособленных подразделений вошли все АЭС Украины. Основная цель компании - увеличение производства электроэнер­ гии на АЭС при условии постоянного повышения уровня безопасности эксплуатации. Стратегической задачей Компании является увеличение коэффициента использования установленной мощности (КИУМ) до 87-90%.

Каковыцелиизадачи 90 Ядерного обществаРоссии и Украинскогоядерного общества?

Главная цель ядерного общества любой страны – популяризация ядерной энергетики, а также защита интересов ученых и специалистов, которые работают в области ядерной энергетики и ядерных исследований, а также участие в решении актуальных задач безопасного применения технологий, процессов и явлений, которые базируются на использовании ионизирующего излучения, энергии ядерного распада и термоядерного синтеза.

Ядерное общество России (ЯОР) – общероссийская общественная организация. Создано в 1989 году. Насчитывает около 1,8 тыс. человек, сотрудников организаций ядерной энергетики и промышленности и профильных вузов.

Украинское ядерное общество (УкрЯО) было создано в 1992 году. Оно работает под девизом «Профессиональность, Открытость, Развитие». За время своего существования УкрЯО сделало определенный вклад в решение многих научных, производственных и социальных проблем ядерной энергетики Украины. Большое внимание в своей деятельности УкрЯО уделяет культуре безопасности на предприятиях области, работает с молодежью, общественностью, СМИ, решает экологические проблемы ядерной энергетики, активно осуществляет ин-

формационно-издательскую деятельность, принимает участие в решении вопросов подготовки специалистов для ядерной энергетики и др.

Как отмечалось ранее, атомная отрасль и в России, и в Украине будет активно развиваться. Соответственно, для работающих в них (особенно для молодых специалистов) открываются хорошие перспективы.

В целом ядерная энергетика считается одной из самых передовых в мире по уровню используемых технологий, качеству подготовки и квалификации персонала. Например, Россия в настоящее время обладает наиболее совершенными обогатительными технологиями в мире. Стоит надеяться, что в ходе реализации масштабных задач по развитию профессия атомщика постепенно вернет себе прежнее уважение в обществе.

Персонал энергообъекта – это все работники предприятия, организации или учреждения энергетики, обеспечивающие процессы, связанные с производством, передачей и снабжением электрической и тепловой энергии, а также обеспечивающие нормальные условия функционирования энергообъекта и обслуживающего его коллектив.

Работа оперативного персонала носит групповой характер, то есть слаженность действий целой смены зависит от результатов действий одного оператора. Она требует высокого уровня профессиональной подготовки в области управления таким сложным техническим объектом, как атомная электростанция, а также особых личностных качеств человека, которые позволяют ему лично адаптироваться к оперативной деятельности. Эти особенности потребовали создания для оперативного персонала атомных электростанций специальной системы профессионального отбора. На АЭС она, помимо собственно профессионального, включает в себя также такие виды отбора, как квалификационный, медицинский, психофизиологический, а также отбор по психологическим личностным качествам (с помощью специальных тестов).

В России базовыми вузами атомной отрасли являются Московский физико-технический институт – Государственный университет, Московский энергетический институт (Технический университет), Российский химико-технологический университет, Иркутский политехнический институт, Читинский политехнический институт, Уральский политехнический университет и ряд других вузов.

Базовые энергетические вузы Украины – это Национальный технический университет Украины «Киевский политехнический институт» (НТУУ «КПИ», г. Киев, специальности «Атомная энергетика», «Теплофизика», «Котлы и реакторы» и пр.); Одесский национальный политехнический институт (ОНПИ, г. Одесса, специальности «Теплоэнергетика», «Атомная энер-

гетика», «Тепловые электрические станции» и пр.); Севастопольский национальный институт ядерной энергии и промышленности (СНИЯЭиП, в частности, специальности «Атомная энергетика», «Физическая защита ядерных объектов и установок», «Химическая технология редких рассеянных элементов и материалов на их основе» и др.), Национальный технический университет «Харьковский политехнический институт» (НТУ «ХПИ», г.Харьков, специальности «Электрические станции», «Теплоэнергетика», «Котлы и реакторы» и пр.); Украинская инженерно-педагогическая академия (УИПА, г. Харьков) и др.

На атомных электростанциях управление энероблоками возложено на оперативный персонал, а именно на операторов блочных щитов управления. Поэтому они в ходе обучения и подготовки на должность должны получать знания и навыки, которые гарантируют эффективное и безопасное управление энергоблоками как в нормальном, так и в аварийном режимах работы. Мировой опыт показывает, что наилучшей формой подготовки оперативного персонала атомных электростанций на сегодняшний день является организация учебного процесса на базе полномасштабных тренажеров. Эти тренажеры воспроизводят реальную обстановку блочных щитов управления и могут имитировать необходимые технологические процессы.

Впервые в пределах бывшего СССР такой полномасштабный тренажер был создан на Запорожской АЭС. Его создание осуществлялось силами компании S3

Технолоджис (США) и Всероссийского НИИ АЭС (Россия), а также специалистов-технологов самой атомной станции.

В ходе учебного процесса инструктор, используя оборудование тренажера, может создавать любые учебные аварийные ситуации, связанные с самыми различными видами отказов оборудования. Он может выводить на свой дисплей таблицы и графики контролируемых параметров, фрагменты технологических схем и, кроме того, вводить со своего дисплея стандартные исходные состояния обстановки. При этом инструктор имеет возможность зафиксировать действия обучаемых операторов и их переговоры, а затем воспроизвести их в замедленном времени для детального разбора.

Обеспечение энергией является одной из главнейших мировых проблем, от решения которой зависит устойчивое развитие человечества. Население Земли растет достаточно быстрыми темпами: к 2050 г. ожидается, что оно достигнет 8–10 млрд. человек. Сегодня почти 1,7 млрд. человек не имеет доступа к электроэнергии, и прогнозное значение количества людей, не имеющих доступа к электроэнергии, до 2030 г. остается для ряда регионов мира высоким. При этом энергетика, построенная на углеводородах, исторически себя исчерпала. Поэтому роль атомной энергетики как альтернативного варианта использованию ископаемого топлива в настоящее время существенно возрастает.

По оценкам МАГАТЭ, в ближайшие 15 лет в мире будет построено еще, как минимум, 60 атомных электростанций. Атомщики России и Украины имеют исторический шанс применить свой опыт для обеспечения энерги-

ей как своих собственных, так и зарубежных стран, способствуя укреплению глобальной энергетической безопасности.

Выполняютсяли вроссийской иукраинской 96 атомнойотрасли перспективныенаучно-тех- нические разработки?

Да, атомные отрасли двух стран включают в себя мощные научно-исследовательские институты и конструкторские бюро, которые выполняют такие исследования. К примеру, в России это РНЦ «Курчатовский институт» (Москва), ФГУП ГНЦ «Науч- но-исследовательский институт атомных реакторов» (НИИАР, Димитровград), ФГУП ОКБ “Гидропресс” (Подольск), ФГУП «ГИ Всероссийский проектный и научно-исследовательский институт комплексной энергетической технологии» (ВНИПИЭТ, СанктПетербург), «Физико-энергетический институт (Обнинск), РФЯЦ «Всероссийский Научно-исследовательский институт экспериментальной физики» (РФЯЦ — ВНИИЭФ, Саров). Выполняемые ими исследования в первую очередь направлены на создание новых, более современных модификаций реактора типа ВВЭР, реактора на быстрых нейтронах повышенной мощности БН800, а также типового проекта атомной станции («АЭС-2006»), который превзойдет существующие блоки по всем параметрам. В частности, к 2012 году предполагается построить реактор БН-800, который позволяет перейти к замкнутому ядерно-топ- ливному циклу.

Одна из перспективных разработок российских специалистов – это плавучая АЭС. О начале сооружения первой в мире атомной станции такого типа было объявлено в 2006 году. Она создается на основе судового реактора КЛТ-40С, доказавшего свою надежность за

многие годы эксплуатации на кораблях Военно-мор- ского флота РФ и атомных ледоколах. Предполагается, что такой реактор будет размещен на плавучей платформе, что позволит транспортировать станцию в самые труднодоступные районы Крайнего Севера и Дальнего Востока. Строительство станции ведет «Севмашпредприятие», а топливо для этой АЭС изготовит «Машиностроительный завод» в Электростали.

Корпорация «ТВЭЛ» проводит активную работу по совершенствованию и внедрению новых видов топлива. Эти разработки выполняются с целью повышения экономичности и безопасности использования топлива. В частности, для реакторов ВВЭР ведутся работы по увеличению ураноемкости активных зон, что позволяет внедрять более длительные и экономически эффективные топливные циклы на АЭС. Для этих целей разрабатываются тепловыделяющие сборки с увеличенной длиной активной части, уменьшенным количеством циркония, увеличенной по диаметру топливной таблеткой. В частности, в Украину уже поставляется новое топливо типа ТВСА с рядом улучшенных характеристик. В нем реализован ряд конструкционных новшеств, направленных на повышение георметической стабильности конструкции и продление срока эксплуатации (модернизированные узлы, антивибрационная решетка, антидебризный фильтр и др.).

Проект Generation-IV («Поколение IV») предполагает создание более экономичных и экологически чистых ядерных реакторов на быстрых нейтронах четвертого поколения. В нем участвуют США, Канада, Франция, Великобритания, Россия, Китай, Аргентина, Бразилия, Швейцария, ЮАР, Южная Корея и Япония, а также европейское агентство Euratom. Одна из задач проекта - развитие инновационных технологий в строительстве реакторов, производящих меньше радиоактивных отходов и материалов, которые могут иметь военное применение. Согласно разработанному в рамках проекта плану развития, страны-участницы обмениваются научно-технической информацией и предпринимают другие совместные действия. Помимо производства электричества, эти установки могут применяться для выработки водорода и опреснения морской воды.

Термоядерный синтез – процесс взаимодействия (слияния) легких ядер при высоких температурах с образованием более тяжелого ядра и выделением энергии. На Солнце уже миллиарды лет происходит неуправляемый термоядерный синтез: из тяжелого изотопа водорода дейтерия образуется гелий. При этом выделяется колоссальное количество энергии.

Впервые управляемый термоядерный синтез был смоделирован советскими учеными на установке токамак.

Термин «токамак» был введён физиками И.Е. Таммом и А.Д. Сахаровым в 50-е годы XX века как сокращение названия «тороидальная камера с магнитными катушками». Первый «токамак» был создан под руководством академика Л. А. Арцимовича в Институте атомной энергии им. И. В. Курчатова в Москве и продемонстрирован в 1968 году в Новосибирске. В настоящее время в мире действует несколько подобных установок (включая JET в Великобритании, TORE SUPRA во Франции и ряд других).

Ведущие страны мира, в том числе и Россия, объединили свои усилия в рамках Международного научно-технического проекта ИТЭР. Решение о проектировании международного опытного термоядерного реактора было принято в Женеве в 1985 году. Проект предусматривает постройку опытного термоядерного реактора на принципе токамака в исследовательском центре Кадараш (Франция). В ходе реакции газ будет разогреваться до температуры свыше 100 млн. градусов (при такой температуре он превращается в плазму). Атомы изотопов водорода при этом сливаются, превращаясь в атомы гелия с выделением большого количества нейтронов. Предполагается, что этот реактор будет запущен до 2015 года.

В целом же водород — одна из главных энергетических надежд человечества. При водородной термоядерной реакции выделяется в 100 раз больше тепла, чем при расщеплении урана, а сам водородный реактор значительно безопаснее обычного. В мире ведутся работы по созданию атомных реакторов нового поколения, способных производить в больших количествах водород. По прогнозам один энергоблок атомной электростанции следующего поколения будет производить ежедневно такой объем водорода, который эквивалентен 750 тыс. литров бензина. Ведутся исследования возможностей производства водорода на существующих атомных электростанциях.

Для этого существует Интернет. Ниже мы приведем список сайтов, на которых доступна дополнительная информация:

МАГАТЭ - Международное агентство по атомной энер-

гии (IAEA) - www.iaea.org WANO - www.wano.org.uk

Федеральное агентство по атомной энергии (Росатом)

- www.minatom.ru

Институт проблем безопасного развития атомной энергетики РАН - www.ibrae.ac.ru

Российский научный центр «Курчатовский институт»

- www.kiae.ru

«Росэнергоатом» (государственный концерн, эксплуатирующий АЭС России) - www.rosatom.ru Корпорация «ТВЭЛ» (российский производитель ядерного топлива) - www.tvel.ru

Министерство топлива и энергетики Украины - www. mpe.energy.gov.ua

ГП НАЭК «Энергоатом» - http://energoatom.kiev.ua

Запорожская АЭС - www.npp.zp.ua

Хмельницкая АЭС - www.xaec.org.ua

Ваши вопросы для следующих переизданий данной брошюры присылайте, пожалуйста, по адресу ask@tvel.ru.

ПРИЛОЖЕНИЯ

Приложение 1.

Из истории вопроса

(краткая история развития ядерной физики и техники)

История ядерных исследований началась в 1898 г., когда А. Беккерель открыл неизвестное излучение, испускаемое солями урана. Это излучение не объяснилось известной к тому времени атомными явлениями (флуоресценцией), поскольку никак не зависело от освещенности.

Тогда же Пьер и Мария Кюри обнаружили, что в ураносодержащих минералах содержатся, кроме урана, и другие источники излучения. В 1898 г. ими были выделены два новых таких элемента

– полоний и радий, и доказана их генетическая связь с ураном. Так была открыта радиоактивность – важнейшее явление ядерной физики (в 1903 году супруги Кюри получили за это открытие Нобелевскую премию).

Но ни Беккерель, ни супруги Кюри не связывали радиоактивность с атомным ядром – такого понятия в те годы просто не существовало. Его ввел в физику Э. Резерфорд в 1911 г., предложив планетарную модель атома. Тогда же стало понятно, что радиоактивность имеет именно ядерную природу, как и открытое Резерфордом и Ф. Содди в 1913 г. явление изотопии элементов. В 1914 г. Резерфордом был открыт протон.

Несмотря на дальнейшее развитие, ядерная физика вплоть до начала 30-х годов ХХ века оставалась чисто «академической» наукой, почти не находившей практических применений. Поворотным пунктом в этом отношении явилось открытие Д. Чадвиком

в1932 г. нейтрона. Именно так он интерпретировал известное и ранее, но не находившее физического объяснения излучение, возникавшее при облучении бериллия альфа-частицами.

Нейтрон оказался «универсальным инструментом» ядерной фи- зики.Во-первых,онсыгралогромнуюрольвразвитиифундамен- тальных представлений об атомном ядре, начиная с выдвинутой

в1932 г. В. Гейзенбергом и независимо от него Д. Д. Иваненко

гипотезы о его строении из протонов и нейтронов. А, во-вторых, не имеющий заряда нейтрон был просто незаменим при экспериментальном изучении ядерных реакций.

Именно при облучении нейтронами урана Э. Ферми обнаружил возникновение большого количества новых элементов, изначально отсутствовавших в облучаемом препарате. Ферми интерпретировал результаты своих экспериментов как образование трансурановых элементов (стоящих в Периодической таблице Д. И. Менделеева за ураном). Как показало будущее, отчасти он был прав, но тогда главное открытие ускользнуло. Только в 1938 г. немецкие химики О. Ган и Ф. Штрассманн, выполнив химический анализ продуктов облучения урана, обнаружили среди них элемент середины периодической таблицы – барий. Так было открыто деление ядер.

В1939–1940 гг. основные закономерности деления были теоретически объяснены Н. Бором и Дж. Уилером (и независимо от них Л. Мейтнер и О. Фришем, а также Я. И. Френкелем) на основе капельной модели ядра. Теорией было подтверждено огромное выделение энергии при делении, уже известное из экспериментов. Кроме того, стало понятно, что наиболее эффективно делятся тяжелые ядра, образующие при захвате нейтрона составную систему с четными числами как протонов, так и нейтронов (например, существующий в природе уран-235 или плутоний-239, который был впоследствии получен искусственно).

В1939 – 1940 г. Л. Сциллард (и независимо Э. Ферми и Ф. Жолио) установили, что в процессе деления на один инициирующий нейтрон возникает 2–3 новых, что открывало дорогу к цепной ядерной реакции с огромным энерговыделением. Теория этого процесса для ядер урана-235 тогда же была разработана Ю. Б. Харитоном и Я. Б. Зельдовичем. В том же 1939 г. в исследованиях Р. Робертса, Р. Мейера и П. Фонга были открыты запаздывающие нейтроны – основной физический инструмент управления регулируемой реакцией деления, а Ф. Перрен ввел понятие критической массы. Дорога к ядерному реактору была открыта. Первый в мире ядерный реактор был пущен Э. Ферми 2 декабря