Это реальная история. События, о которых рассказывается в этой статье, происходят в независимой Украине. Деяниям «креативного класса» дана справедливая оценка. Из уважения к профессионалам – физикам, инженерам и материаловедам, события были отображены именно так, как они происходят.

«Ничего не возникает из ничего и не исчезает в никуда», — Сократ.

Пролог

Значение энергии в современной экономике умышленно недооценено. Анализируя тенденции на современных фондовых рынках, валютных биржах и криптовалютных платформах, можно прийти к выводу, что современная экономика находится в состоянии кризиса поиска нового валютного стандарта. Изыскание надежного валютного эталона приобретает уродливые формы, когда виртуальный набор цифровых кодов становится многократно дороже потраченной на его производство материальной энергии. При этом обратная конвертация цифрового кода в энергию, увы, невозможна, по крайней мере, с точки зрения фундаментальных законов физики. С таким же результатом можно торговать на бирже пузырями с выхлопным газом, полученным от сжигания бензина. Ценность этого «актива», если судить по затратам на его производство, будет аналогична ценности криптовалюты. Вообще физически единственной ценностью криптовалюты является тепловая энергия, выделенная процессором во время бессмысленной работы над новым фетишем биржевых спекулянтов. Осознание данного факта может стать крайне болезненным и неудобным обстоятельством для личностей, не понимающих, что энергия не возникает из ничего и не может исчезнуть в никуда.

Главным достоянием развития человечества стало электричество. Оно обеспечивает само существование цивилизации на нашей планете. При этом ценность электрической энергии заключается не только в самом факте ее производства и работы, но и в ее уникальной ликвидности. Электроэнергия, рожденная из химических и ядерных реакций или кинетического воздействия, может транспортироваться на огромные расстояния и превращаться в реальный результат, например, питая гаджеты фирмы Apple. Поэтому единственной реальной и твердой валютой на нашей планете является киловатт электроэнергии, лежащий в основе всего, что происходит вокруг нас.

Наследство

Я уже говорил, что энергия не возникает из ничего и не может исчезнуть в никуда, особенно энергия атомная.

Украина, наш южный сосед, получила щедрое наследство от Советского союза в виде пяти атомных электростанций, обеспечивавших до 70% ее собственного энергопотребления. Мне могут возразить на счет того, что Украина, находясь в составе СССР, самостоятельно строила свои АЭС. Но увы и ах, Украина самостоятельно построить их не могла. Атомные реакторы ВВЭР-1000 и ВВЭР-440, установленные на украинских АЭС, были произведены на «Ижорских заводах» в г. Ленинграде и ПО «Атоммаш» в г. Волгодонск (РСФСР). Разработкой реакторов занималось ОКБ «Гидропресс» в г. Подольск (РСФСР) под научным руководством Курчатовского института, г. Москва. Разработка и осуществление программы атомной энергетики велись Министерством среднего машиностроения СССР и Министерством атомной энергетики СССР. Поэтому самостоятельно и единолично УССР ничего сделать в атомной отрасли не могла, этим занимался единый экономический организм под названием СССР.

Энергетика страха

Пять атомных электростанций, выдающих на тот момент самую дешевую в мире электроэнергию, открывали перед Украиной воистину потрясающие перспективы. Здесь не идет речь о даровом майнинге криптовалюты, которого в 90-е годы еще не было. Дешевое электричество открывает двери в мир сверхприбыли, например, от электрохимического производства алюминия, спрос на который постоянно растет.

Электричество нужно не только для производства металлов. Дешевая энергия является прекрасным стимулом для привлечения в страну высокотехнологичных обрабатывающих производств. Однако развитие Украины пошло по известному нам пути.

По состоянию на 1991 год атомное хозяйство Украины насчитывало пять АЭС и состояло из 19 ядерных реакторов. Первой была выведена из строя злополучная Чернобыльская АЭС. После аварии 1986 года в ЧАЭС функционировало три реактора РБМК-1000. В период с 1991 по 2000 год все оставшиеся энергоблоки ЧАЭС были выведены из строя. В прессе сообщалось, что закрытие ЧАЭС произошло под давлением западных партнеров Украины. Компенсация энергетических мощностей осуществлялась за счет ввода в строй новых реакторов ВВЭР-1000 на Запорожской (1995 год), Ровенской (2004 год) и Хмельницкой АЭС (2004 год), строительство которых было начато еще до распада СССР.

Эмоции общества в связи с Чернобыльской катастрофой понятны. ЧАЭС стала символом радиоактивного кошмара, накрывшего Беларусь, Украину и Европу, но если отбросить эмоциональную составляющую, то открывается совсем другая картина. Помимо ЧАЭС, реакторами РБМК-1000 были оборудованы три электростанции: Ленинградская, Курская и Смоленская АЭС — суммарно 11 реакторов. В 2018-м и 2020-м, после 45 лет эксплуатации, в связи с исчерпанием ресурса были выведены из эксплуатации два реактора РБМК-1000 Ленинградской АЭС. Оставшиеся девять реакторов РБМК-1000 продолжают исправно работать, принося экономике Российской Федерации живые деньги. Судя по тому, что мы не слышали о новых ядерных катастрофах наподобие Чернобыльской, то эксплуатация реакторов РБМК-1000 является безопасной.

30 лет спустя

В 2021 году Украина может отпраздновать тридцатилетие своей независимости. Тридцать лет — это проектный срок службы реакторов ВВЭР-1000 и ВВЭР-440, установленный производителем.

Из пятнадцати атомных реакторов проектный ресурс остался только у трех. Реактор ВВЭР-1000 Запорожской АЭС подойдет к пределу в 2025 году, аналогичные реакторы Ровненской и Хмельницкой АЭС исчерпают свой ресурс в 2034 году.

В настоящее время функционируют 12 реакторов, упомянутые три с оставшимся ресурсом и девять — с продленным.

Согласно украинскому законодательству, оператор всех действующих АЭС Украины НАЭК «Энергоатом» не имеет права эксплуатировать энергоблоки, ресурс которых приближается к моменту окончания срока своей эксплуатации. Проверкой и выдачей разрешений на продление ресурса на срок не более 10 лет занимается Государственная инспекция ядерного регулирования Украины (ГИЯРУ).

В течение последних 10 лет ГИЯРУ продлила срок службы десяти энергоблоков на сверхпроектный период с проведением восстановительного ремонта и модернизации. Однако продление ресурса энергоблоков не является спасением украинской энергетики. Остаточный ресурс продленных блоков выглядит следующим образом:

  • у блока №1 Ровненской АЭС гарантия закончилась в 2020 году;
  • блок №1 Южно-Украинской АЭС исчерпает продленный ресурс к 2023 году;
  • блок №2 Южно-Украинской АЭС – в 2025-м;
  • блоки №1 и №2 Запорожской АЭС – в 2026-м;
  • блок №3 Запорожской АЭС – в 2027-м;
  • блок №3 и №4 Ровенской АЭС – в 2028-м;
  • блок №1 Хмельницкой АЭС – в 2028 году;
  • ресурс блока №2 Ровненской АЭС продлен повторно на 10 лет 09.04.2031 года.
12 апреля врио президента «Энергоатома» Петр Котин заявил, что срок эксплуатации большинства действующих атомных энергоблоков Украины может составить как минимум 60 лет.

Формально всё выглядит красиво. «Энергоатом» производит модернизацию систем безопасности, аналоговые системы управления меняются на современные цифровые с новым креативным софтом, позволяющим МАГАТЭ в онлайн-режиме мониторить состояние старых советских ядерных реакторов. Стенки реактора, насколько это возможно в толще радиоактивной стали, просвечивают ультразвуком на предмет трещин.

С точки зрения современных украинских управленцев, введение новых методов «цифрового менеджмента» для старого советского железа выглядит модно и креативно. Особенно если проекты «модернизации» подкреплены красивыми графиками и гистограммами на организованной PR-менеджерами презентации. Действительно, наверное, советским инженерам, спроектировавшим реакторы серии ВВЭР, не хватало интернета и гаджетов для удвоения их проектного срока эксплуатации!

Однако нам с вами хорошо известно, чем может закончится «креатив» в атомной энергетике. 26 апреля 1986 года реактор четвертого энергоблока на ЧАЭС рванул из-за безответственности двух креативных менеджеров: замглавного инженера станции Анатолия Дятлова, опробовавшего креативное новшество – эксперимент по режиму выбега турбогенератора, и директора ЧАЭС Виктора Брюханова, одобрившего проводившийся с нарушениями эксперимент. Третий осужденный, главный инженер ЧАЭС Николай Фомин, в эксперименте не участвовал, однако получил 10 лет колонии за компанию с Дятловым и Брюхановым. Фомин мог повлиять на исход эксперимента, попросту запретив его, но физику он учил заочно, так что был абсолютно некомпетентен. Дальнейшая судьба Николая Фомина довольно интересна. В 1988 году осужденного Фомина перевели из колонии в психоневрологическую лечебницу с диагнозом реактивный психоз, а в 1990-м признали невменяемым и освободили, переведя в гражданскую психиатрическую больницу. Выйдя из психушки в 1991 году, Фомин, несмотря на терзавший его реактивный психоз и невменяемость, устроился на Калининскую АЭС в городе Удомля Тверской области, где и проработал до пенсии. Сколько невменяемых физиков-заочников трудится на украинских АЭС, мы не знаем.

Последствия «креативного менеджмента» чернобыльских экспериментаторов ощущаются нами до сих пор.

О чем молчит сталь

Но вернемся снова к физике. Причиной и следствием деления ядер урана является поток нейтронов. Нейтрон, попадая в атом урана, вызывает его расщепление. Помимо осколков деления и энергии, выделяются еще и два-три нейтрона, которые, попадая в другие атомы урана, также вызывают их деление. И так по цепочке. Однако ядерная реакция происходит в реакторе, корпус которого изготовлен из стальных конструкций, сваренных между собой. Корпус реактора – единственный незаменимый элемент всей энергетической установки, поэтому срок его эксплуатации определяет срок службы всего энергоблока. Напоминаем, проектный срок службы корпуса реактора ВВЭР-1000 составляет 30 лет.

Нейтронное облучение конструкции корпуса реактора является неизбежным следствием ядерной реакции, здесь снова вступает в силу закон сохранения энергии. Быстрые нейтроны, образующиеся при ядерной реакции, после нескольких столкновений с ядрами вещества теряют свою энергию, передавая ее в том числе корпусу и сварным швам реактора. Длительное нейтронное облучение конструкций приводит к разрушению структуры кристаллической решетки стали, то есть к появлению ослабленных зон в конструкции. Особенно уязвимы в этом плане сварные швы корпуса реактора. Специалисты в области материаловедения называют этот процесс «радиационное охрупчивание» металла сварных швов корпуса под действием нейтронного облучения.

Замедлителем нейтронов и теплоносителем, отводящим выделяющееся в реакторе тепло ВВЭР-1000, служит вода. Объем воды внутри реактора составляет 360 куб. метров, то есть 360 тонн.

Давление внутри реактора ВВЭР-1000 составляет 160 кг/см2, что эквивалентно давлению на глубине 1600 метров. Появление ослабленных зон в сварных швах корпуса, находящегося под высоким давлением, неизбежно приведет к образованию трещин и последующему взрыву. 360 тонн воды первого контура моментально превратятся в радиоактивный пар, который отравит всё вокруг атомной станции на десятки километров.

Это минимальные последствия от теплового взрыва реактора. Разработчики предусмотрели такой вариант развития событий и ввели в конструкцию систему аварийной защиты, состоящую из поглощающих стержней.

Поглощающие стержни регулируют мощность реактора посредством захвата нейтронов, тем самым прерывая цепную реакцию. Для управления мощностью реактора ВВЭР-1000 используется одна управляющая группа из 18 поглощающих стержней в тепловыделяющей сборке из диоксида урана, остальные висят в самом верху и ждут сигнала аварийной защиты, чтобы упасть в сборку и полностью заглушить реактор. Деформация корпуса реактора вследствие его разрыва может привести к заклиниванию поглощающих стержней системы аварийной защиты реактора, и тогда наступит самый страшный из возможных сценариев, даже хуже Чернобыльской катастрофы.

Вот как описывает вариант украинской ядерной лотереи документ АО «Росэнергоатом» «Предварительные материалы оценки воздействия на окружающую среду эксплуатации энергоблока №1 Ростовской АЭС в 18-месячном топливном цикле на мощности реакторной установки 104% от номинальной»:

«По мере осушения активной зоны происходит разогрев твэл [тепловыделяющих элементов] и разгерметизации их оболочек. Как показали расчеты аварии с обесточиванием АЭС, разгерметизация оболочек твэл начинается через 10000 секунд [примерно два часа и сорок шесть минут] после начала аварии.

После разгерметизации оболочек твэл продолжается разогрев топлива и начинается разрушение активной зоны. После обрушения отдельных частей активной зоны и падения обломков на нижнюю опорную плиту начинается её разогрев и проплавление. Проплавление днища реактора и образование отверстия в днище корпуса реактора происходит через пять с половиной часов и сопровождается падением давления в первом контуре и срабатыванием гидроаккумуляторов. Через образующееся в днище корпуса реактора отверстие обломки материалов активной зоны выпадают в подреакторную шахту, начинается проплавление бетонного дна шахты».

В нашем случае заклинивание поглощающих стержней системы защиты аналогично обесточиванию АЭС: в том и другом случае аварийная защита не сработала. Кстати, Ростовская АЭС эксплуатирует реакторы ВВЭР-1000.

Стандартная загрузка реактора ВВЭР-1000 составляет 66 тонн диоксида урана. Проплавив дно шахты, десятки тонн урана начнут прожигать грунт, опускаясь всё ниже и ниже, пока не доберутся до водоносных слоев. В этом сценарии катастрофы законы физики оторвутся по полной. В реакторе ВВЭР-1000 вода служит замедлителем быстрых нейтронов, так уж сложилось, что самоподдерживающаяся реакция при использовании природного урана невозможна на быстрых нейтронах и возможна только на медленных (тепловых). Поэтому в уране, встретившемся с грунтовой водой начнется неконтролируемая цепная реакция, которая приведет к ядерному взрыву. Весь объем топлива не взорвется, но тех нескольких килограмм диоксида урана, что прореагируют с водой первыми, хватит для взрыва, эквивалентного по силе взрыву нескольких сотен тонн тротила. Энергия ядерного взрыва уничтожит не только саму станцию, но и разметает по территории 66 тонн урана, сделав непригодной для жизни большую часть Украины.

А что у москалей?

Нельзя сказать, что украинский атомный менеджмент не ознакомлен с подобным вариантом развития событий. Видимо, поэтому после продления срока эксплуатации реакторов их мощность уменьшается: к примеру, в 2015 году мощность всех энергоблоков украинских АЭС равнялась 13,8 ГВт, в 2020 году она уменьшится до 12,8 ГВт, а в 2025 году составит всего 10,8 ГВт. Снижение мощности реакторов означает небольшое снижение давления внутри его корпуса, что не гарантирует безопасность, а только отсрочивает неизбежное.

Понимают это и в России, но подход «Росатома» в корне отличается от подхода украинских коллег. Специалисты Курчатовского института разработали технологию восстановительного отжига корпусов водо-водяных энергетических реакторов ВВЭР-440 и ВВЭР-1000.

Процесс отжига проходит прямо в реакторном зале. Внутрь реактора погружается специальная установка, которая медленно нагревает металл корпуса до температуры в несколько сотен градусов. Корпус реактора в течение нескольких дней выдерживают при этой температуре, а затем постепенно охлаждают. В результате структура и физико-механические свойства металла корпуса возвращаются к исходному состоянию. Такая процедура продлевает гарантийный срок службы реактора на 15 лет.

Ничего подобного на украинских АЭС не происходит. Менеджмент НАЭК «Энергоатом» отжигает в совсем другом смысле. Последние несколько лет Украина начала закупать топливные сборки компании Westinghouse, которые плохо уживаются с советскими реакторами. Только в 2017 году на первом блоке Запорожской АЭС, заправленном американским топливом, 10 раз срабатывала аварийная защита реактора. К 2025 году Украина планирует перевести 50% своих АЭС на американское топливо, тем самым увеличивая шансы сорвать еще раз джек-пот в Чернобыльской лотерее.

Вместо эпилога

Состояние атомной энергетики Украины вызывает обоснованное беспокойство. Эксплуатация ядерных реакторов, которые исчерпали свой проектный срок службы, может привести к катастрофическим последствиям. Эти опасения усугубляются вследствие применения контрафактных американских топливных сборок, технологию производства которых приобрела у Westinghouse Украина. Производство качественного ядерного топлива также вызывает большие сомнения. Даже если Westinghouse передаст Украине весь технологический цикл производства вместе с оборудованием, на Украине отсутствует школа подготовки соответствующих специалистов, способная гарантировать отсутствие брака в своей продукции.

Атомная энергетика позволяет получать самую дешевую электроэнергию, но плата за потребительское отношение к оборудованию здесь самая большая. То же самое относится и к Беларуси, за исключением одного обстоятельства: БелАЭС не имеет никакого отношения ни к Украине, ни к украинскому менеджменту.

Белорусская атомная электростанция, введенная в строй 3 ноября 2020 года, строилась по проекту 3+, который учел опыт катастрофы на Фукусиме. Ядерный реактор ВВЭР-1200/491, установленный на БелАЭС, имеет проектный срок эксплуатации в 60 лет, то есть в два раза больше, чем у его предшественника ВВЭР-1000. И самое главное — он новый, так что реактор первого энергоблока БелАЭС переживет большинство читателей данной статьи.

Директором станции является Михаил Васильевич Филимонов, который руководил постройкой БелАЭС. Филимонов всю жизнь посвятил строительству объектов энергетической отрасли, принимал участие в строительстве Минской АЭС, замороженной после аварии на ЧАЭС, до назначения на БелАЭС возглавлял «Белэнергострой».

Главный инженер БелАЭС Анатолий Бондарь — выпускник Белгосуниверситета (специализация «Ядерные энергетические установки»). Работал в Институте ядерной энергетики. Имеет большой опыт работы на ядерных электростанциях СССР и России. Бондарь — настоящий практик, он работал ведущим инженером по управлению реактором, начальником смены реактора, заместителем главного инженера. Участвовал в пуске четырех энергоблоков на Балаковской АЭС (Саратовская область). Продолжительный период проработал в Чехии, занимался строительством и запуском двух энергоблоков в Темелике. Принимал участие в строительстве и запуске Тяньваньской АЭС в Китае.

Послужной список руководства БелАЭС не вызывает вопросов и опасений: хипстеров и амбициозных экспериментаторов в нем замечено не было. С технической частью проблем тоже нет. Так что споры вокруг безопасности БелАЭС можно считать банальными манипуляциями.

Я не зря начал с Сократа, первым упомянувшего основной закон нашего мироздания: «Ничего не возникает из ничего и не исчезает в никуда».

Пройдут годы. Александр Григорьевич Лукашенко уйдет в мир иной без возможности продления ресурса, а два энергоблока БелАЭС, построенные из-за его амбиций, будут всё так же обеспечивать народ Беларуси дешевой электроэнергией. БелАЭС станет тем наследством, которое почти на сто лет вперед обеспечит белорусов самой твердой в мире валютой. И только от воли белорусского народа зависит то, как он распорядится своим наследством. Возводить ли арт-объекты и кофейни, устраивая квесты на развалинах закрытых энергоблоков БелАЭС, или воспользоваться ей по полной, грамотно развивая высокотехнологичные сектора экономики, решат сами белорусы.

Популярные материалы: