Основные проблемы ЗЯТЦ и пути их преодоления

[28/11/2018]

Дементий Башкиров

Есть ли принципиальные причины, препятствующие ЗЯТЦ в недалеком будущем? - спрашивают меня вот уже 12 лет различные граждане, в форме и в штатском, глядя в чистое поле, широкое море, на скалистый берег или в непроходимый лес. Может ли наука дать опровержение гипотезе ЗЯТЦ? Удивительно, но 95% сторонников не существующего ЗЯТЦ задают вопрос именно так.

Именно так этот вопрос я слышал в 1980, 1999, 2006. Я уже неоднократно говорил, что пока это беспредметный разговор, но всё-таки попытаюсь ответить на софизм. Люди должны знать, как их обманывают.

Для того, чтобы читатель мог понять мой ответ, он должен различать гипотезу, теорию и утопию. Сначала возникает гипотеза. Затем она проверяется на практике, и после проверки возможны два варианта – либо гипотеза становится теорией, проверенной на практике, либо практика превращает гипотезу в утопию.

ЗЯТЦ сегодня – это гипотеза, которую проверяли на практике 30-60 лет назад, и не подтвердили. Сегодня мнение ученого люда во всем мире поделилось – примерно 70% считают ЗЯТЦ утопией, 30% - оставляют в статусе гипотезы. Если вы начнете изучать научные материалы на тему ЗЯТЦ, то обнаружите не менее 3-х школ ученых. Каждая из школ не ссылается на другую школу, как и в Библии вы не найдете ссылок на Коран. При этом все считают себя учеными.

Обратите внимание, в рассуждениях комментаторов, задающих этот вопрос сегодня, нет ни одной цифры. Это признак того, что жизнь научила их хранить молчание в жарком споре, профессионально скрывать свою осведомленность, некомпетентность или фальсификации. Даже не пытайтесь извлечь из них никаких цифр. Их задача установить вашу личность по вашим высказываниям, фактам вашей личной биографии, принадлежности к какой-либо из школ.

Они твердо знают, что понимающие в вопросах радиохимии обязаны держать язык за зубами. Нарушившего обет молчания ждет неминуемое наказание. Из своего опыта знаю, что почти все, кто задавал такой вопрос, не знают ни теории, ни истории практических попыток создания ЗЯТЦ. Зато знают фамилии, место работы, настроения и пристрастия. Умеют работать с персоналом и личным составом и давить на слабые места.

Молодым (категорически) советую не ходить моим путем. Разве что, если станет совсем грустно. Не нужно раскрываться, если вы хотите победить. Если вы вступили в бой – вы проиграли, помните это высказывание Конфуция. Старики сами знают, как им быть.

Я сознательно ведусь на провокации, вступая в нечестную игру, понимая, что распространение мемуарной информации не приведет к повышению уровня комфорта. Но я благодарен всем провокаторам, которые задают конструктивные вопросы, пусть и без цифр, и без раскрытия информации. Не вижу другого способа исповедаться, очистить душу свою от груза давних грехов.

Любые мемуары – это и есть раскрытие личной информации. Мне нравится копаться в биографиях, анкетах, объяснительных и служебных записках. Это интереснее, чем читать передовицы. Но мемуары, это не только суд читателей. Это и явка с повинной, и самосуд.

Большинство людей, задающих мне вопрос о принципиальных причинах, дополнительно интересуются:

- На сколько лет мне можно брать кредит в банке, если я работаю в Прорыве или ЗЯТЦ?

Подавляющее большинство специалистов ядерных циклов справедливо считают, что все компоненты ЗЯТЦ уже разработаны. И они видели, что получается при сборке этих компонентов.

Всё давно уже «склеено». Всё отлично работает. Только в результате работы гаджета получается не квтч, а ОМП (оружие массового поражения). Как ни крути ядерный обруч, кроме пляски смерти ничего не станцуешь.

От «Нобелевки за ОМП» до «дешевой панацеи от тепловой смерти цивилизации»

Перед тем, как 40 лет назад на Физтехе преподаватели начали объяснять нам сложность поставленной задачи, они заявили:

- Тот, кто создаст ЗЯТЦ, получит Нобелевскую премию.

Сначала казалось, что мы прикасаемся к решению очень важной задачи, которая крайне востребована человечеством. Но фактически, корифеи ядерной химии этой фразой высказывали свое неверие в успешное выполнение работы, по крайней мере, студенты понимали это именно так. Шансы создать ЗЯТЦ так же призрачны, как и премия великого пиротехника. Так осталось это в моей памяти.

Для меня, со школьной поры любящего химию, эта задача сначала казалась крайне сложной, и я не думал, что условия задачи могут поместиться в одной голове. Но через пару лет учебы задача приняла конкретные формы, а затем и решения, предложенные учителями.

Ничего сложного в том, чтобы выделить плутоний и кондиционировать его, для моих учителей не было. Сделать таблетки из оксида, или прутки из металла, также возможно. Сложить таблетки в трубочку может дошкольник.

- Так вы же создали ЗЯТЦ. Все компоненты технологии ЗЯТЦ в наличии. Почему Вам до сих пор не присудили Нобелевскую премию?

- Кроме Нобеля, есть много неплохих премий. Сталинская. Ленинская. Государственная. Есть хорошие оклады и хоздоговора. Зачем мне именно Нобелевская? Хватит и любой из перечисленных. Кроме того, мне будет неуютно лететь в бомболюке из Швеции в Гренландию, мои старые косточки не любят холода, а лёгкие - разряженного морозного воздуха. Почитай биографию Бора, как икалось ему нобелевская медаль.

В погоне за «Нобелевской премией» прошла вся моя жизнь в атомной промышленности.

Уже в первые годы работы в НИИАР мне растолковали, что под прикрытием ЗЯТЦ разрабатываются современные методы выделения плутония, америция, кюрия, берклия, калифорния. Эти материалы и есть предмет, за который дают НП и другие звезды. Никто и не собирался перерабатывать зону БОР-60, это никому не нужные щепки. Настоящий корабельный лес – это высокотехнологичные изделия, при одном упоминании о которых "партнерам" становится грустно.

-Ты, дружище, опоздал малость. НП уже получены за все эти рукотворные элементы. Вплоть до 104 элемента. Нобелевка сегодня не актуальна. Твоя задача - подчистить за нобелиарами. НП за это не дадут, зато адреналина ты потратишь в десять раз больше, чем первооткрыватели Пандемониума. Они получали один целевой продукт, а у тебя будет 30. Фон, правда, будет одинаков.

Второе пришествие ЗЯТЦ

За почти 40 лет в радиохимии мне «посчастливилось» прикоснуться к пяти разновидностям ЗЯТЦ, продолжительностью от 2 недель до 30 лет (С моей точки зрения было в деталях видно хвост, и всё то, что под ним). Но все эти касания прекратились после Чернобыля.

На двадцатую годовщину трагедии Чернобыля, в НИИАР появился «Прорыв».

Ничего похожего на гипотетический ЗЯТЦ, который вообразил в своих мечтах Прорыв, в советских разновидностях ЗЯТЦ, нет. Для создания ЗЯТЦ БРЕСТ Прорыву придется начинать с нуля, так как все достижения радиохимии за 110 лет, для «ихнего» ЗЯТЦ не подходят.

Прорыв, через 10 лет безуспешных попыток переговоров (уговоров, запугиваний) с корифеями, именно так и организовал работу – никого из «стариков», имеющих боевой опыт по 20-50 лет, не взял в команду. В небо идут одни Гончаруки (прошу прощения, за использование фамилии, у молодого человека, которого совершенно не знаю).

Но для молодых ЗЯТЦ – это не прикрытие оборонных задач, как это было в СССР. Для них гипотеза ЗЯТЦ – великая благородная цель по производству самого дешевого и безопасного электричества.

Сторонникам таких благородных целей я предлагал начать с малого:

– Реактор БОР-60/12, созданный, кроме основной задачи, и для проверки гипотезы ЗЯТЦ, накопил почти 10 тонн ОЯТ. Переработайте этот ОЯТ, и вы войдете в списки Нобелевских лауреатов. Зачем вам ждать 20-30 лет этой премии, её можно получить даже в текущем году. Огромное здание ХТО пустует, в нем можно переработать этот ОЯТ за 2-3 года. Реактор еще пока коптит небо тритием и криптоном, и на нем можно будет обосновать ваше топливо. Деньги хороши, пока вы молоды. В старости вы будете искать, куда потратить деньги, а не как их заработать – рассыпал я красноречия.

Более, чем откровенный, спокойный ответ молодого человека поставил меня на место.

- Вы 40 лет кормились на своей гипотезе. Не мешайте нам продолжать ваш славный научный поиск. У Вас всё есть. У нас пока – почти ничего. Вы всё взяли от жизни. Мы хотим того же.

Такая риторика была очень неожиданна для меня. Мы недооцениваем нашу молодежь. Молодежь показала, что в курсе того, что мы вытворяли. Незнание технологий (точнее, понимание, что технологий нет) нисколько не помешало им разобраться в наших махинациях. Стало понятно, что сладкий бизнес бесконечных исследований у нас отжали.

…После этого разговора мне вспомнились слова моего дяди, умершего от белочки:

- Нельзя научить ребенка трезвости, если ты каждый день пьешь на его глазах.

По «наследству» моим двоюродным братья досталась та же болезнь.

- Как там, на Руси, мил человек?- Всё по-прежнему. Воруют, барин…

«Закрывается наша лавочка», понял я, не без ностальгии о прошедших годах. Всё хорошее, и всё плохое заканчивается. Пора перебираться к теплому морю, в котором народ купается даже зимой, и писать мемуары.

Что же я успел понять за все годы в атомной науке с названием ЗЯТЦ?

Основные проблемы ЗЯТЦ. Принципиальные (уважительные) причины отсутствия ЗЯТЦ в нашей энергетике

Давайте попробуем кратко набросать тезисы, объясняющие, почему ЗЯТЦ не создали в прошлом. Возможно, это и есть причины, почему трудно создать ЗЯТЦ в ближайшем будущем.

Первая причина – это чувство привыкания человека, которого кормят из хорошей кормушки. Можно назвать это консерватизмом. В хорошем «стаде» спокойней и безопасней, сытнее. В советское время меня было не оторвать от кормушки привилегий, которые дает МСМ (Министерство среднего машиностроения). Я понимал свою исключительность.

Я получил от МСМ три квартиры (бесплатно, по составу семьи), два автомобиля, бесплатную кормежку каждую смену, пенсию на 10 лет раньше остальных. Неплохая прибавка к зарплате – вознаграждения за изобретения. При этом я имел 1-3 часовой рабочий день (реальный, а не по табелю), чистую одежду. Ночная смена – это почти всегда полноценный сон за счет предприятия. Полтора месяца отпуск, плюс 2-3 недели накопленных отгулов, которые мог брать в любое удобное для меня время. Командировки на родину и в столицу – подарок от предприятия.

Работа в НИИ – это не порт и не конвейер. Это кино, вино и домино. Это культурное времяпрепровождения, клуб по интересам. Таким рабочим местом следует дорожить, что я и делал.

Я сам не работал ежедневно с плутонием, а в основном посылал других выполнять эту работу. Я не был рабочим, а сразу стал руководителем смены. После получения квартиры, больше ни разу не лазил в «горячую» камеру при полной загрузке аппаратов, для спасения горящего плана.

Спиртом не злоупотреблял, а пользовался им для выполнения поставленных задач. Не знаю, как для других, а для меня и моих коллег деловая доза помогала успокоить нервы, сосредоточиться на выполнении особо опасной работы. Каждый наливал себе сам, руку никто не одергивал. После работы – под белые рученьки через проходную. Пьяница проспится, дурак никогда.

Чтобы не потерять эти привилегии, мы писали фальшивые отчеты по ЗЯТЦ, фактически ничего не делая или имитируя работу. Сами тексты я не писал, но подписывал до тех пор, пока не получил всё, что полагается, по максимуму. Раз все так делают – я не рыжий.

То, что написано про ЗЯТЦ в НИААР, не имеет ничего общего с действительностью. Это я, как соавтор, говорю. Это банальная круговая порука, когда всем выгодно, чтобы ничего не менялось. 40 лет развития ЗЯТЦ в НИИАР – ноль результатов.

Лично мне стыдно за мои проделки тех времен (дочернобыльских). Я сегодня, и я тогда – это враги. Перелом моего мировоззрения произошел в 1986, после Чернобыля, ответственность за который так никто на себя и не взял. Ни НИИ, ни проектанты, ни партия, ни правительство. В моих рассказах – раскаяние, осознание своей беспринципности. Жалобиться и обижаться не на кого, разве только на самого себя.

Как все понимают, привилегии у атомщиков вовсе не от того, что они удачно кочегарят на АЭС. Все привилегии нам - за то оружие, которое атомщики создали. Настоящие кочегары – это чернорабочие, и у них одна задача – чтобы механик был тобою доволен.

Бежать вместе со стадом – не всегда хорошо заканчивается. Но и отойти в сторону крайне опасно.

Неплохой пример борьбы со стадностью показывает Библия, хотя сама религия считает вас паствой (то есть стадом). В этом же первоисточнике показано, чем заканчивается эта борьба. 2000 лет назад престижным занятием людей было продавать и покупать других людей. Просто успешный бизнес, ничего личного. Некто Иуда из Кариота удачно продал Иисуса Христа, просто потому, что нашелся покупатель. Все так делают, почему я должен отличаться от всех?

Атомная энергетика экономически не самостоятельна и не может конкурировать с традиционной (и возобновляемой?) энергетикой. У атомной энергетики не должно быть никаких привилегий, получаемых за счет других энерготехнологий.

Атомная энергетика имеет необоснованные привилегии, с которыми не желает расставаться.

Выход из первой проблемы. Отмена всех привилегий. Никакого внешнего финансирования. Прекращение финансирования АЭ. Возврат займов вкладчикам СССР и России. Ликвидация атомной энергетики.

Вторая причина - никто в мире сегодня не занимается мирным ЗЯТЦ, как и не занимался в прошлом.

Никаких десятков НИИ нет, никаких миллиардов на ЗЯТЦ не тратится. Огромные средства в ЗЯТЦ тратились в 50-80-е годы, это было. Но сегодня нет ни ЗЯТЦ, ни финансирования этих работ.

Проблема советских НИИ и всего советского атомного коллектива заключалась в том, что их использовали вслепую. Люди выполняли задание, добивались соответствия ТТ и ТЗ, но для чего это делается, они не знали. У них в мозгу отложились характеристики требуемых от них изделий и материалов, но как эти характеристики были рассчитаны, этого им не ведомо.

Всё было понятно, считают сами работники – мы работаем на ядерный щит и меч Отечества, нам хорошо за это платят. Но при чем здесь ЗЯТЦ?

Задача ЗЯТЦ очень понятна для военных – необходимо как можно больше плутония для ядерного оружия. Мы должны поднять выход плутония (оружейного качества) на грамм потраченного природного урана, очень дефицитного и дорогого.

Но в начала 70-х плутоний остался лишь в запале термоядерного устройства. Его доля в энергии гаджета упала со 100% до 1%.

Новые военные технологии сделали военный ЗЯТЦ невостребованным. Как некогда огнестрельное оружие вытеснило мечи и копья, так и термояд вытеснил плутониевое оружие.

Билл Гейтц, например, развивает направление, где высокая топливная эффективность реализуется безо всякого ЗЯТЦ. Выделил 1 млрд (не рубли).

Ускорительные технологии не требуют никакого ЗЯТЦ. Если эти гаджеты будут созданы – ЗЯТЦ станет ненужным.

ЗЯТЦ – это идея 1943 года, которая была востребована в начале атомной эры для увеличенной наработки оружейного плутония. Разработка ЗЯТЦ для мирных целей – это или прикрытие для военных разработок, или неквалифицированный перенос военных идей на мирные энергетические технологии. О третьем пути, о фальсификациях советского ЗЯТЦ для целей собственного обогащения, я писал выше.

Выход из проблемы №2. Финансовые вливания и привлечение всех заинтересованных государств к проблеме мирного использования ЗЯТЦ.

Для этого вам необходимо убедить партнеров, что вы не сможете использовать технологии в военных целях. Это примерно так же сложно, как убедить заключенных на зоне, что охрана по периметру установлена для того, чтобы никто не смог помешать вам честно трудиться на благо нашей Родины.

Третья причина. Получить вторичное топливо возможно только при получении отдельных компонент заданной чистоты. Это означает, что каждый раз будет выделяться плутоний из ОЯТ, что напрямую запрещено конвенциями о пролиферации. Совместное выделение урана и плутония – это обман, рассчитанный на людей, никогда не изучавших химию.

Даже если вы настроите процесс так, чтобы одновременно шли уран и плутоний, более детальное разделение фракций позволит получить отдельные компоненты. Перенастройка оборудования для получения кондиционного плутония не требуется, достаточно поменять режимы.

Неразделение урана и плутония при радиохимии невозможно. Радиохимия, по определению – это выделение плутония из облученного урана. Все остальные задачи радиохимии – это менее 0,1% от основной задачи.

Выход из проблемы №3. Из ЗЯТЦ должен быть исключен радиохимический передел. Достижение максимального выгорания за одну кампанию. Одноразовые ТВС и топливо, или механическая замена оболочек. Никаких химических операций по разделению урана, плутония, осколков деления, только нагрев, механическая обработка и отгонка. Максимально быстрое захоронение ОТВС, не предназначенных для переработки.

Четвертая причина. Сам Прорыв – совершенно справедливая критика нынешнего парка реакторов. Рекомендую внимательно изучить эти документы.

Однако Адамова обманули, и вместо пиро-ЗЯТЦ НИИАР, который якобы уже есть, и был прописан в БРЕСТ, ему срочно пришлось переходить на классический Пьюрекс (технология получения плутония оружейного качества). Отказ Прорыва от собственных убеждений (only dry technology! только пирохимия!) – доказательство наличия совсем других целей руководителей Прорыва. Нет у приверженцев ЗЯТЦ последовательной политики.

Отсутствует пирохимическая технология переработки ОЯТ БР. Без скоростной переработки ОЯТ мы получаем пародию на ЗЯТЦ. Отказ от сухих технологий требует принципиального пересмотра концепции ЗЯТЦ – меняется всё – КВ, темпы выгорания, время удвоения, параметры энерговыделения и т.д.

Выход из проблемы №4. Порыв выбрал только один путь решения этой проблемы: отказ от скоростной переработки в пользу медленных, старых, но хорошо разработанных технологий получения плутония. Для воплощения этого пути вообще ничего не нужно делать, кроме изучения технологий получения боевого плутония. Этот пункт Прорыв выполнил в момент его формулирования (Задание должно быть написано так, чтобы было выполнено в момент написания)

Но выходов множество. Разработка технологий переочехловывания твэл. Разработка технологий изготовления оболочки, которая держит 32% выгорания (250-300 сна). Реставрация оболочки отработавших твэл без разборки. Использование технологий керметного топлива (так называемые негазящие топливные композиции, выдерживающие 50-90% выгорания). Разработка новых скоростных методов выделения плутония из ОЯТ.

Пятая причина. Задача ЗЯТЦ Прорыва заключается в снижении в 1000 и более раз долговременной активности актинидов, накапливаемых в реакторе. Не массы плутония, а именно активности всех актинидов. Расчеты Прорыва показывают, что 30% альфа активности ОЯТ будет сосредоточено в америции-241, около 30% - кюрий, и 40% - плутоний. После распада кюрия (17 лет) остаются америций (430 лет) и плутоний (7 тысяч и 24 тысячи лет).

Фактически проблема плутония уходит на второй план, когда мы реализуем ЗЯТЦ. Особенно она будет острая, если останется только водная радиохимия со своими десятилетиями выдержки – плутоний-241 распадется в Ам-241. Америций-241 – четный изотоп, и делится только нейтронами выше порога деления.

Технологии обращения с Am, Cm и более тяжелыми актинидами, обеспечивающей выход 99,9%, не существуют.

Современные потери составляют от 5 до 50%, и это несмотря на то, что эти материалы очень дороги.

Советский ЗЯТЦ не рассматривал эти элементы в качестве топливной базы. Они шли на выброс. Выход обоих изотопов америция (241+243) при высоком темпе выгорания менее 1,5% от массы плутония, а от топливной загрузки (0,8/0,2) всего 0,3%. Тратить усилия на эту мелочь никто не собирался.

Если бы Прорыв не загонял сам себя в рамки «экологически безупречной» технологии, и считал америций обыкновенным мусором, как считает кюрий, то радиохимический процесс стал бы компактнее в разы, и дешевле на порядок.

Изучая логику Прорыва, почти неизбежно приходишь к мысли о том, что самый лучший вариант атомной стратегии – вообще не накапливать америций. То есть, отказаться от наработки плутония в гражданских реакторах. Это значит – полное закрытие всех АЭС.

Моей эволюционной идее о планомерном закрытии всех АЭС в России я обязан Прорыву. До этого, в разные годы мне по-разному виделось будущее АЭС.

Очевидно, что уран крайне дефицитен на нашей планете, и большой парк АЭС ТР никогда не будет построен. Эти реакторы в обозримом будущем останутся без топлива, и будут остановлены. Бедные руды (менее 500 г/т) дают уран в разы дороже, чем сегодняшние, более 500 г/т. При содержании урана менее 250 г/т топливная составляющая в стоимости электроэнергии превысит 50% от всех затрат, а при 100 г/т – более 80%.

Выход из проблемы №5 – отказ от использования америция в топливе. Высокий темп выгорания в разы снижает концентрации америция в топливе. Высокоскоростная пирохимия является обязательным пунктом ЗЯТЦ. Америций следует удалять вместе с остальными РАО, это автоматически решает проблему Кюрия.

Шестая причина - низкая энергия нейтронов в быстрых реакторах.

Несмотря на среднюю энергию нейтрона деления 2,2 МэВ, (которая подходит для деления урана-238), средняя энергия нейтрона в БН-600 – 0,42 МэВ, в БРЕСТ – 0,63 МэВ. А для деления урана-238 необходимо преодолеть порог 1,1 МэВ. Только 15% нейтронов в натрии и 30% нейтронов в свинце будут вызывать прямое деление урана-238. Все четные изотопы имею порог деления более 1 МэВ. Умягченный спектр приводит к возрастанию доли нейтронного захвата и драматическому утяжелению плутония.

Ожидаемый выход осколков (то есть прямого деления урана-238) в БН и БРЕСТ в 3-6 раз ниже, чем в настоящем быстром нейтронном потоке. Отсюда все сложности и с плутонием, и с более тяжелыми изотопами.

Необходим нейтрон со средней энергией более 2,5 МэВ, чтобы шло прямое деление всех изотопов. Желательно, чтобы вообще не было нейтронов с энергией ниже порога деления четных изотопов.

Ни один быстрый реактор не способен создать такой поток, такой жесткий спектр. А вот некоторые другие устройства – пожалуйста, хоть 100 МэВ.

Есть путаница и с терминами, что такое быстрый нейтрон. По классификации МСМ, быстрым считается нейтрон с энергией более 0,1 МэВ. Для ЗЯТЦ нужен быстрый нейтрон с энергией более 1,1 МэВ. Разница между этими нейтронами принципиальная.

Выход из проблемы №6. Добавление в поток термоядерных нейтронов. Создание гибридной зоны. Создание парка «дожигателей». Уменьшение доли КМ и теплоносителя в АЗ.

Седьмая причина - положительный (экстремально высокий) Доплер на Am-241.

В 1980-82 преподаватели ЗЯТЦ доводили до слушателей, что БР должен иметь темп выгорания не менее 16% в год, а время внешнего цикла не должно превышать полгода. Если соблюдать эти условия, то ЗЯТЦ возможен.

Дополнительным условием для широкомасштабного развития ЗЯТЦ, для обеспечения электроэнергией народного хозяйства СССР, было короткое время удвоения топлива (плутония) – 8 лет.

Объяснения были краткими – при невыполнении этих условий резко повышается цена атомного квтч. Понятно, что такое объяснения для физтехов, уже прошедших несколько спецкурсов, выглядело комичным. Мы допытывались у преподавателей об истинной причине, но только один из них назвал её – слишком короткое время жизни изотопа плутоний-241.

Его откровения звучали, дословно:

- Если бы у плутония-241 был период полураспада, как у плутония-238, я был бы Нобелевским лауреатом.

К тому времени уже было достаточно прецедентов со скачками мощности на плутониевых БР, основной причиной которых был положительный Доплер. Но эту информацию студентам не сообщали.

С 2006 года я считал эту причину первостепенной при принятии решения руководством ядерных стран полностью остановить работы по ЗЯТЦ в 70-80-х. Мощное направление в США, СССР, Франции было свернуто до нуля еще до развала СССР.

Ренессанс решил поднять с нуля это направление в России, но никаких внятных объяснений, никакой научной программы своей работы не предоставил. Отказ от детальной проработки решения проблемы плутоний-америций-241 для меня означал, что это просто авантюра. Смешно было смотреть на бесконечное время удвоения топлива и КВ с нулем после запятой.

Во время обсуждения на Проатоме комментаторы убедили меня, что проблема скачка реактивности не так опасна, как я её себе представлял.

Суть проблемы: Сечение деления на америции (изначально небольшое) резко возрастает, до ста раз в интервале 100-700 градусов. Возрастание имеет необъяснимые скачки в некоторых интервалах температур. Совместно с U-238, и другими четными изотопами, эти свойства изотопов делают реактор неуправляемым. Если в реакторе недостаточно изотопов с отрицательной температурной реактивностью (уран-235, плутоний-239, плутоний-241), то необходимо подбирать теплоноситель и КМ с большой положительной температурной зависимостью сечения поглощения для компенсации положительного Доплера.

Очень важно иметь отрицательный Доплер во всем интервале температур, от нулевой до температуры разрушения твэл. Никакие расчеты не помогут вам найти опасные интервалы температур. Для решения таких задач необходимо иметь миллионы экспериментальных точек и суперкомпьютер. Плюс коллектив специалистов, понимающих суть проблем.

При потере температурной отрицательной обратной связи (тепловой, пустотной, мощностной и др.), то есть естественных (внутренне присущих) свойств топливных, конструкционных и теплоотводящих материалов, обеспечивающих управляемость ядерной реакции, реактор может разогнаться на многие номиналы на мгновенных нейтронах (как покойные Фениксы).

Меня поправили, что реактор самостоятельно успевает подняться, причем очень кратковременно, всего на 15-40% от номинала, после этого СУЗы отрабатывают скачок. Таким образом, расплавления всей АЗ не произойдет. Просто придется поменять топливо, СУЗы, и работать (или не работать) дальше.

Методы борьбы с проблемой №7

Любая остановка РУ приводит к дополнительному образованию америция-241. Низкий темп выгорания в РУ приводит к накоплению америция-241. Выдержка перед водной радиохимией приводит к накоплению америция-241.

При бездействии атомного сообщества доля Am-241 в плутонии ОЯТ может доходить до 16% (собственный америций, плюс дочерний изотоп плутония-241), или до 8% в топливе центральной зоны БР, где в композиции 50% плутония. При этом безопасный предел составляет от 1,9% до 3,2% по расчетам разных авторов и для разных типов АЗ БР [Ганев, Адамов, ЭБАЭ, Минатом и др. расчеты].

Если вы зададите в условиях расчетов безопасный предел содержания америция в топливе (остальные четные изотопы не образуются в результате бета-распада), то в решении получите график зависимости темпа выгорания от времени радиохимического передела. Область решения ограничена сверху.

Например, при темпе выгорания 10% в год на радиохимию можно выделить 1,5 года, а при темпе выгорания 6% в год (БН-800) – 0,5 года. Решая задачу, вы получите в ответе, что при темпе выгорания менее 4,5% в год реактор не сможет самостоятельно сжигать даже собственный америций.

Темп выжигания плутония-241 должен быть примерно в 10 раз быстрее, чем он темп его распада в америций-241.

Кроме проблем с управляемостью реактора, америций дает на порядок больше проблем в радиохимии. Энерговыделение америция в 12 раз больше, чем у реакторного плутония, процесс выделения этого элемента из смеси РЗЭ и ТПЭ в десятки раз сложнее, и его выделение дает минимум 2% потерь при водной химии (с хорошо подготовленным персоналом).

50 лет назад предполагалось, что реактор и химия должны работать так, чтобы америций не успевал накапливаться из плутония. Это принципиальное для ЗЯТЦ решение нельзя было даже критиковать в советское время.

Прорыв изначально делал ставку только на пирохимию. Но после общения с фальсификациями так называемого ЗЯТЦ НИИАР, понял, что пирохимия отсутствует. БРЕСТ был рассчитан исключительно на технологии НИИАР, и ничего другого не предполагал.

Мои коллеги тогда выдали каламбур, что Прорыв – это «ноль в квадрате». Ноль в реакторе, и ноль в радиохимии. Потом это название поменялось на «ноль в круге».

Расчетам (американизм - кодам) на машине, очевидно, нужно доверять больше, чем надписям Ферми на ресторанной салфетке. Но кто сможет их проверить на практике, не имея опыта эксплуатации БР, имеющих АЗ с равновесным, плотным, инновационным, нанотехнологичным топливом? Здесь непаханое поле для активных и смелых ученых. Это экстремально дорогие эксперименты. [Смотрите историю американских БР, советской серии БН и французских Фениксов].

Исторически получилось так, что именно аварийный останов Фениксов стал последней каплей в развенчивании гипотезы ЗЯТЦ. Мало того, что нет радиохимии, так реактор опасно капризен.

Двадцать лет гипотеза пылилась в дальних углах Росатома. Нашел ли Прорыв этот фолиант? Не похоже.

Восьмая причина. Прорыв с самого начала самоустранился от основной проблемы, которую взялся выполнить – уничтожение всех отходов АЭС, накопленных за 60 лет мирного использования атомной энергии. Двенадцать лет активных работ, и ни одной тонны сожженного америция из примерно 500 тонн, накопленных традиционной АЭС. При этом за время проведения рекламируемых работ, за 12 лет, в мире дополнительно накопилось около 1000 тонн плутония и 100 тонн америция. Бездействие сторонников ЗЯТЦ к существующей проблеме человечества не добавляет им авторитета.

Однако, даже небольшие шаги в этом направлении могли бы значительно укрепить авторитет Прорыва среди стран, стремящихся получить в свои руки современные ядерные технологии.

Арифметический расчет показывает, если идеи Прорыва воплотятся в жизнь, уничтожение плутония на планете не произойдет. Наоборот, масса плутония, находящегося на поверхности планеты, будет увеличена в первое тысячелетие, с 4700 тонн до 20 тысяч тонн, то есть в 4 раза. При этом запасы урана перевалят за 2 миллиона тонн (в 100 раз больше, чем плутония в цикле).

Уничтожение накопленного америция займет более 500 лет, при этом ОТВС ТР (тепловых реакторов) смогут выдержать до 300 лет хранения. Период полураспада Am-241 432 года.

В результате реализации Прорыва человечество получит технологию, которая дает на квтч произведенной пользы в 2-2,5 раза больше долгоживущей альфа-активности, чем современный парк АЭС с ТР. Только после 1000-1500 лет удельная наработка альфа активности сравняется с современной генерацией.

В 90-е годы наши партнёры заставили Россию продемонстрировать, что мы умеем не только уничтожать запасы ВОУ в БН-600 под аплодисменты Запада, но и владеем технологиями уничтожения плутония оружейного качества. Для этого реактор БОР-60 выполнил демонстрационные работы, показав, что за один цикл можно уничтожить до 30% плутония.

Таким образом, на практике показано, что БР могут так организовать свою работу, что запасы плутония будут уменьшаться и уменьшаться. Но пока никто не продемонстрировал того, что БР может эффективно сжигать америций. Эта задача пока считается неразрешимой. Для рекламы идей Прорыва такую работу необходимо было выполнить в самом начале рекламной кампании, а не перекладывать ее на будущие поколения.

Прорыв показывает в открытых публикациях равновесный изотопный состав своего топлива (особый отдел ему судья…), но никаких реальных действий по обезвреживанию этой опасности так и не сделал. Это не просто нелогично (такие действия отпугивают потенциальных партнеров), это противоречит собственной концепции Прорыва о безупречной радиационной репутации технологии.

Устранение проблемы №8 заключается в проведении широкомасштабных демонстрационных экспериментов по уничтожению америция в реакторах БН-600 и БН-800 (в боковой зоне). Пацифистские заявления должны быть подкреплены реальными делами, а не только пробиванием канала финансирования для бумажных или виртуальных работ.

Резюме

Большинство современных атомщиков не различают атомную отрасль и атомную энергетику. Атомная отрасль делится на оружейный комплекс и на атомную энергетику, и это две совершенно разных отрасли. Атомная энергетика, прикрываясь ядерным щитом, который создали и держат совсем другие люди, незаслуженно присваивает чужие привилегии. Сотни миллиардов утекают из российского бюджета на утопические проекты в атомной энергетике.

Я в очередной раз повторяю свои выводы – атомная энергетика должна быть планомерно свернута до нуля. Особенно это актуально для России, где и без утечек в «черную дыру» АЭ бюджет очень скромный. В атомной отрасли должны остаться только профессиональные военные, которые по праву должны будут дорожить и гордиться своим оружием.

С 1986 года СССР и Россия пытались избавиться от ярма под названием атомная энергетика. Но это пока не удалось сделать. Основной предлог для бесконечных финансовых вливаний заключался в том, что у АЭС нет альтернативы.

Сегодня альтернатива есть, ВИЭ обогнала АЭС в этом году по генерации квтч. Никаких «за» для атомной генерации уже не осталось. Наоборот. Энергия и высокие технологии, имеющиеся у ВИЭ, помогут человечеству обезвредить отходы современной атомной энергетики. Атомная энергетика самостоятельно это сделать не в состоянии, такие компетенции у неё отсутствуют.

Прорыву было предоставлено более чем достаточно времени – уже 12 лет тратятся деньги на это направление. Возможностями советских технологий и производственных мощностей Прорыв не сумел воспользовался, а своих не смог создать. Наоборот, Прорыв уничтожил все единицы советского оборудования, которые могли осуществить его идеи за несколько месяцев или лет.

Вместо того, чтобы помочь НИИАР решить проблемы с ядерными отходами, накопившимися за 40 лет поисковых работ по ЗЯТЦ, Прорыв оттолкнул специалистов НИИАР и отказался помогать проводить работы по обезвреживанию «научных ядерных отходов». После такого шага, вместо союзников, способных в сжатые сроки реализовать компоненты технологий ЗЯТЦ, Прорыв создал себе непримиримых противников.

До сих пор у Прорыва нет стратегии, по которой можно, хотя бы гипотетически, найти выход из ядерного тупика, доставшегося нам в наследие от гонки вооружений Холодной Войны. Нет вектора движения – нет надежды на движение.

Рассмотренные в представленном кратком обзоре варианты преодоления проблем ЗЯТЦ, которые были в разной степени проработаны в советское время, сегодня не изучаются в теории, и не проверяются на практике.

Сужение вариантов до единиц(ы), при увеличении масштабов экспериментов с 0,1-1 МВт до 300 МВт – это не научный поиск в сложной проблеме ЗЯТЦ. Это бессмысленные вложения в капитальное строительство крупных объектов, начатые еще в 70-х годах в СССР, чтобы не срезали бюджет организации на следующую пятилетку. Это подмена вида деятельности (подлог) - научной работы на контроль финансовых потоков при строительстве. Вероятность получения положительного научного результата при такой организации поиска на 2-3 порядка ниже, чем в 50-60-х годах в США и СССР.

В научном поиске масштаб котла не играет ключевой (или вообще никакой) роли. Решение рождается в голове одного человека, и проверяется на микрограммах, миллиграммах или граммах радиоактивного материала. Чем больше людей смогут проверить, рожденные в собственной голове, идеи на практике в граммовых масштабах, тем больше вероятность нахождения верного решения.

Прорыв уничтожил остатки советской науки ЗЯТЦ. Уничтожены научные площадки в 9-ке и 10-ке, Мелекессе, на уральских и сибирских комбинатах. Прорыв продемонстрировал, что умеет решать социальные вопросы и сжигать мосты.

Сопротивление специалистов, связанных рамками обязательств перед умершим СССР, успешно преодолено. Многочисленные протесты, жалобы, записки, отдельное мнение, не вышли за периметр ЗАТО. Прорыв вышел на оперативный простор, сбросил ярмо советских научных оков, и успешно осваивает финансовые потоки на строительстве объектов, для которых нет никаких технологий, нет процессов, нет аппаратов.

Сегодня ВИЭ (ветер и солнце) и Гидро (ГЭС), каждая по отдельности вырабатывает больше электроэнергии, чем АЭС. Время атомной генерации уходит в прошлое. Потеряно в 2-4 раза больше потребителей, чем есть сегодня. Поезд цивилизации уходит без АЭС.

P.S. Спасибо оппонентам за провокационные вопросы. Спасибо за адреналин, впрыснутый в остывающую кровь. Правильно поставленный вопрос – это 90% ответа. Этот текст – в немалой степени ваша работа. Мне же оставалось просто поковыряться в памяти – немного в своей, но в основном – в вашей.

Отдельное спасибо Прорыву за открытую политику, за освещение хода работ в СМИ.

2008-2018

Список использованных первоисточников:

1. Сведения, любезно предоставленные комментаторами Проатома.

2. Газета Страна Росатом за 2006-2018 гг.

3. Сборник «Атомная наука и техника в СССР», 1987

4. Справочник Физические Величины, Атомиздат, 1991.

* * *

Источник: http://proatom.ru/modules.php?...

Ещё материалы этого автора:

Ещё раз про ОЯТ
Как атомную энергетику видит молодое поколение
Об опасности плутония
Смена не может быть сдана

Других авторов на эту тему: