Nuclear Energy Study, фонда Карнеги и группы Скоукрофта провели в Москве 22-24 июля с г. двухстороннюю встречу экспертов «Будущее ядерной энергетики: энергия, экология, безопасность» программа

Вид материала

Содержание

II. Контекст
Текущий период.
Начальный период роста
Период новых технологий
III. Возможные направления для сотрудничества
IV. Дорога к сотрудничеству

Подобный материал:

БУДУЩЕЕ АТОМНОЙ ЭНЕРГИИ: ЭНЕРГЕТИКА, ЭКОЛОГИЯ, БЕЗОПАСНОСТЬ

Встреча экспертов России и США,

Россия, Москва,

Московский Центр Карнеги, 22-24 июля 2002 г.

I. Повестка дня и организаторы встречи

Ядерная энергетика является одним из немногих направлений энергопроизводства, способным удовлетворить существенно возросшие глобальные потребности в электроэнергии без создания характерной для органических видов топлива угрозы чрезмерных атмосферных выбросов. Вместе с тем, продолжаются дискуссии о будущем ядерной энергетики, что связано, в основном, с озабоченностью общественности, решением проблем, которые были накоплены за ее начальный 50-летний период ее существования. Перспективы ядерного будущего сегодня находятся в сфере внимания многих стран. Диалог между российскими и американскими экспертами является важной составляющей проводимых обсуждений, поскольку именно эти две страны являлись лидерами в разработке многих как энергетических, так и военных применений ядерной энергии. Особый импульс этому диалогу придали заявления Президентов Путина и Буша о необходимости разработки совместных исследовательских программ в области ядерной энергетики и принятия решений на государственном уровне, поддерживающих их выполнение. В этом контексте неформальные дискуссии ведущих специалистов в ядерной отрасли, инженеров и политических деятелей обеих стран играют полезную роль, позволяя выработать единый взгляд на сотрудничество со стороны людей, вовлеченных в практические работы.

В этой связи РНЦ «Курчатовский институт» при поддержке РАН, Ядерного Общества России и, с американской стороны, MIT Nuclear Energy Study, фонда Карнеги и группы Скоукрофта провели в Москве 22-24 июля с.г. двухстороннюю встречу экспертов «Будущее ядерной энергетики: энергия, экология, безопасность» (программа встречи и список участников приведены в Приложениях 1, 2).

Темой проведенного обсуждения стал следующий вопрос: как США и Россия могут обеспечить глобальное будущее, в котором атомная энергия будет способствовать экономическому росту, улучшению условий жизни, окружающей среды и нераспространения?

II. Контекст

(a) Ядерная энергетика (ЯЭ) и глобальный энергетический контекст

Значительный рост мирового энергопотребления является неизбежным в двадцать первом веке, особенно в развивающихся странах. Глобальное потребление энергии, по всей видимости, удвоится к середине века, даже если исходить из очень низких темпов роста. Этот рост зависит от развития мировой экономики, роста населения и стремления к более справедливому и равномерному распределению энергии по регионам мира.

Углеводородное топливо будет продолжать служить главным источником энергии в ближайшие десятилетия. До 2020г. его доля в потреблении первичных ресурсов останется на уровне 90%, потому что на него рассчитана вся инфрастуктура современного производства и потребления энергии. Однако освоенные месторождения углеводородного топлива исчерпываются, а введение в оборот новых запасов требует все больших инвестиционных затрат. Следствием этого должны стать постепенные изменения в инфраструктуре энергопроизводства, обусловленные как экономическими (изменения цен и их изменчивость), так и природоохранными факторами, а также дальнейшим развитием технологий новых видов топлива.

Энергетическая безопасность останется одним из ключевых факторов, определяющих политику многих стран, особенно, стран, имеющих очень скромные запасы ископаемых видов топлива. Геополитика предложения природного газа – энергоносителя, который во многих странах выбран в качестве основного на ближайшую перспективу, вероятно, будет усложняться по мере роста потребности в производстве электроэнергии, при том же отсутствии географической корреляции спроса и предложения, которое характеризует рынок нефти. Подобная озабоченность отражается в некоторых странах в принятии подходов, которые, фактически, предлагают “интернализацию”, т.е. включение соображения энергетической безопасности в цены на энергоносители.

В последнее десятилетие большое внимание в международных дискуссиях уделялось экологическим последствиям использования ископаемого топлива. И электроэнергетика, и транспорт производят очень существенные атмосферные выбросы, которые приводят к локальной (напр., смог), региональной (напр., кислотные дожди) и глобальной (напр., изменение климата) деградации окружающей среды и ухудшению здоровья людей. Введение глобальных ограничений на выбросы парниковых газов и региональные ограничения на другие загрязнители атмосферы серьезно повлияют на структуру эволюционирующей мировой энергетики, и, вероятно, потребуют значительных дополнительных инвестиций для сдерживания темпов увеличения выбросов, оказывающих влияние на окружающую среду. «Интернализация» озабоченности экологическими проблемами в ценах на энергоносители является важным вопросом, который может определить эволюцию энергетического сектора на десятилетия вперед.

Как вопрос, имеющий глобальные последствия, уменьшение выбросов парниковых газов представляет особый интерес в международном контексте и может стать предметом для сотрудничества между Россией и США в области энергетики. Масштабы этой проблемы огромны. Например, для того, чтобы сохранить выбросы окиси углерода от электроэнергетики на уровне середины прошлого – начала нынешнего века, потребуется увеличение на порядок источников электроэнергии, не производящих выбросов углерода. Задача становится еще более трудной, если признать, что гидроэнергетика, которая сегодня является самым крупным источником электроэнергии, не производящим выбросов углерода, имеет очень ограниченный потенциал роста.

Технологические направления решения этой глобальной задачи:

повышение эффективности производства и использования электроэнергии,
возобновляемые технологии помимо гидроэнергетики,
ядерные технологии (деление и синтез),
изоляция углерода (потенциально позволяющая увеличить использование угля).

В настоящее время, видимо, нельзя сказать с уверенностью, что какое-либо из этих направлений сможет ответить на вышеописанный вызов с экономической точки зрения; скорее всего, потребуется существенный вклад нескольких направлений. В связи с этим приобретает актуальность развитие и совершенствование сравнительной оценки риска и «внешней цены» разных видов энергопроизводства для поддержки принятия решений по изменению структуры топливно-энергетического комплекса на глобальном и региональном уровнях.

В этом контексте, следует обсудить обеспечивающие меры (НИОКР, институциональные изменения и т.п.), которые позволят расширить ядерную энергетику в требуемом масштабе в течение следующих нескольких десятилетий. К тому же, глобальные перспективы ядерной энергетики на ближайшее десятилетие или чуть более отдаленный период предполагают лишь небольшие изменения общего объема ядерной энергии или ядерных технологий ее производства. За прошедшие два десятилетия техническое развитие было гораздо более значительным в других областях производства электроэнергии. Это касается, в особенности, технологии комбинированного цикла на природном газе, но также технологий очистки некоторых загрязнителей, выделяющихся при использовании угля, и снижения затрат, связанных с некоторыми возобновляемыми технологиями производства электроэнергии.

Ядерная энергия вносит существенный вклад в производство и использование энергии во всем мире (составляя около 15% вырабатываемой в мире электроэнергии), однако, она не смогла полностью удовлетворить ожидания, которые были широко распространены несколько десятилетий назад. Указанная ситуация сложилась в силу таких факторов, как:

аварии на АЭС Три Майл Айленд и на Чернобыльской АЭС, а также более недавняя авария в Токай-Мура,
в Соединенных Штатах наблюдается существенное превышение начальных смет расходов на строительство ядерных электростанций, что является следствием чрезмерного государственного регулирования в электроэнергетической отрасли и низкого качества управления в этом секторе,
не была решена проблема долговременного хранения и утилизации отработанного топлива и высокорадиоактивных отходов,
развертывание ядерных технологий, использующих наработки военных ядерных программ, было проведено слишком быстро,
“раскол'' 1970-х годов между США и многими другими государствами, имеющими существенные ядерные энергетические мощности (напр., Францией, Великобританией, Россией, Японией), относительно использования плутония препятствовал дальнейшему развитию топливного цикла, в особенности, разработке технологий следующего поколения, которые могли бы лучше решать упомянутые выше вопросы, являющиеся источником озабоченности. В настоящее время наличие и хранение около 200 тонн накопленного выделенного плутония, отражающее экономическую невыгодность вторичного использования плутония, вызывает беспокойство в аспекте распространения ядерного оружия (как и накопление плутония в ОЯТ энергетических реакторов),

уменьшение государственного регулирования электроэнергетических отраслей во многих странах препятствует развертыванию новых мощностей в ядерной энергетике, требующему больших первоначальных капиталовложений (даже при относительно низких эксплуатационных затратах),
привлечение общественного внимания к международному терроризму после 11 сентября 2001 года повысило уровень озабоченности относительно безопасности объектов ядерного топливного цикла, например, хранилищ отработанного ядерного топлива, как возможных целей акций массового устрашения (т.н. “грязные бомбы’’).

Хотя для развития ядерной энергетики еще необходимо решить целый ряд сложных проблем, в положительном плане несколько недавних моментов, касающихся ядерного топливного цикла, способствуют пересмотру взгляда на будущее ядерной энергетики, например:

строится или планируется к строительству несколько новых энергоблоков (например, в Азии),
в США существенно улучшилась эксплуатация станций (коэффициент использования мощностей превысил 85%). Аналогичный процесс происходит и в России. Цены на электроэнергию, вырабатываемую на грамотно управляемых амортизированных станциях, конкурентоспособны по сравнению с ценами на энергию станций, работающих на ископаемом топливе, на что указывает приобретение нескольких ядерных станций независимыми производителями электроэнергии на дерегулированном рынке,
хранилище в Юкка-Маунтин начинает процедуру получения лицензии в Комиссии по регулированию ядерной энергетики,
ядерные электростанции играют определенную роль в утилизации избыточных ядерных оружейных расщепляемых материалов (контракт ВОУ-НОУ, разработка программы утилизации плутония в энергетических реакторах).

Кроме того, в долгосрочной перспективе производство водорода и/или опреснение морской воды с помощью технологии высокотемпературных ядерных реакторов, возможно, позволит избежать импорта миллиардов баррелей нефти. В мире имеется достаточное количество ядерных материалов для обеспечения потребностей ядерной энергетики в топливе на многие десятилетия вперед, а при внедрении инновационных ядерных технологий проблемы ресурсов ядерного топлива могут быть вообще сняты. Таким образом, развитие ядерной энергетики способно устранить существующую в мире озабоченность ограниченностью ресурсов природного газа как энергоносителя для производства электроэнергии.

Важнейшей проблемой ядерной энергетики продолжает оставаться проблема нераспространения. Здесь США и Россия имеют общую цель – не допустить, чтобы ядерная энергетика способствовала дополнительному распространению ядерного оружия. Снижение риска распространения безусловно будет одним из важных критериев при выборе направлений НИР по перспективным топливным циклам. Кроме того, на США и России лежит особая ответственность за сокращение накопленных в этих странах огромных запасов допускающих военное использование ядерных материалов. Как показал успешный опыт выполнения соглашения ВОУ-НОУ, ядерные индустрии обеих стран способны предложить эффективные, рыночные подходы к решению этой проблемы. Имеющийся опыт свидетельствует о том, что для эффективного решения проблемы снижения количества накопленных делящихся материалов требуется не только рассмотрение новых технологических подходов, но и разработка новых институциональных рамок (таких как лизинг топлива и реакторов, контракты на поставки топлива с сопровождением “от колыбели до могилы”, создание крупных международных центров ядерного топливного цикла, обеспечение международного контроля и мониторинга этих центров).

В том, что касается сотрудничества России и США, Президенты обеих стран определили позиции по отношению к ядерной энергетике. Каждый из президентов заявил об определяющей роли ядерной энергетики в будущем обеспечении человечества экологически чистой энергией. Российский президент Путин выступил с инициативой энергетического обеспечения устойчивого развития человечества с широкомасштабным использованием ядерной энергии на Саммите тысячелетия в сентябре 2000 года. В США это сформулировано в Докладе по национальной энергетической политике США, представленном американскому обществу президентом Бушем весной 2001 года.

Каждая страна проводит определенные работы в этих направлениях. В России исследования проводятся в соответствии со «Стратегией развития атомной энергетики России в первой половине 21 века», одобренной Правительством Российской Федерации, а по инновационным проектам – включены в проект МАГАТЭ ИНПРО. Американские работы по усовершенствованным реакторам проводятся в рамках программ Nuclear Energy Research Initiative, Nuclear Energy 2010 (NE 2010) и Generation-IV. Таким образом, созданы предпосылки сотрудничества по изучению перспективы ядерной энергетики, инновационным ядерным реакторам и ядерным топливным циклам, повышению их безопасности, снижению риска распространения, обеспечению устойчивости к террористическим актам.

Приоритетные направления сотрудничества обозначены в совместных заявлениях Президента В.В. Путина и Президента Дж. Буша по итогам Российско-американской встречи на высшем уровне, прошедшей в Москве и Санкт-Петербурге 24-26. По итогам этой встречи предлагается:

Развивать двустороннее сотрудничество в области энергетики на взаимовыгодной основе в соответствии с национальной энергетической политикой наших стран

Сотрудничать в разработке и развитии новых более экологически безопасных и устойчивых с точки зрения распространения технологий ядерной энергетики

Президенты предложили создать совместные экспертные группы для изучения мер по увеличению количества подлежащего ликвидации расщепляющегося материала и подготовки рекомендаций о совместных усилиях по исследованию и разработке передовых технологий ядерного реактора и топливного цикла, устойчивых с точки зрения распространения.

(б) Глобальное развитие ядерной энергетики

В качестве задачи, которая достаточно значима, чтобы существенно повлиять в глобальном масштабе на производство электроэнергии, энергетическую безопасность и ослабление парникового эффекта, предлагается рассмотреть и обсудить увеличение к середине века уровня производства ядерной энергии в 4 - 5 раз от ныне достигнутого.

Наличие ядерных мощностей такого масштаба поднимает очень важные вопросы, особенно, относительно ресурсной обеспеченности, обращения с отходами и распространения ядерного оружия. Очевидно, что необходимо обеспечить также экономическую конкурентоспособность и соблюдение критериев технической безопасности. На обсуждение этих вопросов влияет возможный сценарий регионального распределения такого количества ядерных станций и связанных с ними объектов топливного цикла и программы обучения. Предлагается в качестве примера рассмотреть следующий сценарий регионального распределения ядерных энергетических мощностей в 2050 году: 1000 ГВт(эл) в США, Европе и развитых странах Восточной Азии; 100 ГВт(эл) – в странах бывшего СССР и 400 ГВт(эл) – в развивающемся мире.

Для реализации такого сценария потребуется масштабное международное сотрудничество. США и Россия, с учетом опыта разработок ядерного оружия и объемов произведенных оружейных материалов, должны особенно глубоко сотрудничать в реализации режима нераспространения при дальнейшей разработке топливного цикла.

Каким образом можно достичь этого? Рассматривая обеспечивающие меры, которые помогут реализовать данный вариант крупномасштабного глобального развития ядерной энергетики к середине столетия, возможно, будет полезно структурировать обсуждение, разделив 21-й век на три периода (сознавая, что границы между ними не являются ни жесткими, ни определенными, что временные интервалы периодов будут перекрываться). Необходимо также учитывать, что другие технологии в электроэнергетике, не производящие выбросы углерода (повышение эффективности, возобновляемые технологии, изоляция углерода, ядерный синтез), также продвинутся в течение тех же временных периодов. Наконец, необходимо отметить, что, если мы хотим какой-либо значимой отдачи от них в первой половине столетия, упоминаемые ниже программы НИР и НИОКР должны быть начаты уже в ближайшем будущем.

Текущий период. В течение следующих приблизительно десяти лет вряд ли возможны существенные изменения либо в объеме производимой ядерными станциями электроэнергии, либо в характере технологий ее производства.

Тем не менее, это крайне важный период для обеспечения увеличения числа ядерных станций с улучшенными технологиями в последующие периоды. В течение этого периода необходимо разработать и ввести в эксплуатацию проекты усовершенствованных тепловых реакторов (ЛВР, ВТГР, малые реакторы), которые станут основой последующего периода наращивания ядерных мощностей. В течение этого периода реализуется начальная стадия утилизации оружейного плутония.

Важнейшие обеспечивающие меры этого периода: повышение эффективности работы АЭС (КИУМ, снижение эксплуатационной составляющей стоимости электроэнергии). Функционирование нынешнего топливного цикла может быть улучшено, особенно, в отношении технической безопасности, режима нераспространения и обращения с отходами. Например, требуют усиления на основе международного обсуждения и согласия нормы режима нераспространения в отношении выделенного плутония (защита, учет и контроль, снижение накопления, сокращение запасов); должны реализовываться улучшенные технологии хранения и утилизации избыточного оружейного плутония. Равным образом, для решения проблем защиты и нераспространения следует развивать международное сотрудничество в области хранения отработанного топлива.

В течение этого периода должны проводиться широкие работы по исследованию и поиску новых технологических решений ядерной энергетики последующих периодов. Предполагается развертывание НИР и ОКР по технологии замкнутого цикла, выбирая наиболее чистые, эффективные, малоотходные и наиболее устойчивые к распространению технологии. Вторым направлением может стать разработка и демонстрация новых видов топлива с очень глубоким выгоранием (таких как топливо на основе тория, топливо в инертной матрице, микротовливо и т.п.).

Начальный период роста. В течение следующих нескольких десятилетий, до середины столетия, для того, чтобы ответить на вышеописанный глобальный вызов, масштабы ядерной энергетики потребуется расширить в четыре или пять раз. Вероятно, важным фактором, определяющим, будет ли это реализовано, явится реакция общества на опасность для окружающей среды обычной энергетики, и возможность реализовать привлекательность ядерной энергетики при развитии ее технологий, которые снимут сомнения населения по отношению к ядерной энергии. Более чем вероятно, что в этот период общая архитектура/инфраструктура топливного цикла в основном объеме будет весьма схожей с нынешней. Это тепловые реакторы, работающие, в основном, в открытом урановом цикле (once-through mode), однократное использование некоторого количества выделенного плутония, утилизация избыточного военного плутония.

Важнейшие технологические направления этого периода могут включать:

усовершенствованные тепловые реакторы, отвечающие определенным потребностям или обладающие определенными очевидными преимуществами (напр., модульные высокотемпературные реакторы, малые реакторы, графитовые реакторы с неограниченным сроком службы для развивающихся стран, производство водорода и опреснение воды и др.)
широкую международную программу, направленную на долговременную геологическую изоляцию РАО (напр., лучшее понимание транспорта радионуклидов в различных геологических средах, глубоких скважинах и т.п.). Исключительная важность программы, направленной на расширение числа вариантов геологической изоляции, состоит в том, что при значительном росте объемов ядерной энергии способы обращения с большими объемами отработанного топлива/высокорадиоактивных отходов должны будут удовлетворять требованиям населения
демонстрацию усовершенстованных технологий замкнутого топливного цикла

Урановые ресурсы не будут представлять большой проблемы даже при таком масштабном увеличении ядерных энергетических мощностей в первой половине века. В течение этого периода ядерная энергетика еще не исчерпает запасов приемлемого по стоимости урана, и с этой точки зрения может использоваться открытый топливный цикл, который к тому же имеет преимущества с точки зрения режима нераспространения. Однако в дальнейшем она неизбежно столкнется с ограниченностью ресурсов дешевого урана и, в особенности, с обращением с большими объемами отходов, содержащих актиниды. В связи с этим необходимо будет проводить исследования, увеличивающие ресурсы урана при разумном уровне цен, а также разработку и внедрение с необходимыми темпами новых топливных циклов и инфраструктуры. В преддверии следующего периода будут разработаны и построены демонстрационные реакторы и топливные производства, основанные на новых ядерных технологиях.

Период новых технологий. Вторая половина столетия – это период, в течение которого можно предположить развертывание принципиально новых технологий, требующих новой инфраструктуры. При ядерной энергетике таких масштабов и при использовании традиционных тепловых реакторов она столкнется с исчерпанием запасов дешевого урана. В связи с этим придется неминуемо реализовать возможности ядерной энергии по замыканию топливного цикла, сжиганию плутония, а затем, возможно, и расширенному воспроизводству топлива. В системе ядерной энергетики этого периода, возможно, будут функционировать тепловые (легководные, высокотемпературные газовые, жидкосолевые) и быстрые (жидкометаллические, газовые) реакторы с замкнутым U-Pu и Th-U топливным циклом. Эти установки должны будут обеспечивать долгосрочный, устойчивый топливный цикл, одновременно поддерживая высокий уровень безопасности. Однако, перед этими топливными циклами, в целом, на ряду, с технологическими проблемами стоят проблемы экономического плана и проблемы распространения ядерного оружия, которые должны решаться одновременно в целях обеспечения более раннего развертывания мощностей. Потребуется серьезная программа НИОКР и проектирования. При увеличении ее объемов, также потребуют своего разрешения существенные вопросы институционального плана.

Примерный перечень направлений должен включать реакторы на быстрых нейтронах с вторичным использованием актинидов, которые являются главными кандидатами в связи с их способностью, в принципе, уменьшить потребности в урановых ресурсах и уменьшать бремя долговременного хранения высокорадиоактивных отходов. Следует заметить, что такая схема, возможно, потребует нескольких тепловых реакторов на один реактор на быстрых нейтронах, поэтому этот период может использовать результаты предыдущего периода роста без серьезных потрясений (перестроек), при условии значительной предварительной работы в области планирования и международной координации.

Важнейшие обеспечивающие меры на этот период. При подготовке к периоду «новых технологий», за несколько десятилетий до его наступления, важно провести адекватный системный анализ, с тем, чтобы заниматься наиболее перспективными направлениями масштабной отрасли гражданской ядерной энергетики в условиях наличия конечных ресурсов. В самый ближайший период главное внимание следует уделить исследованию спектра представляющих интерес вариантов переработки топлива и связанных с ними топливных форм в фазе анализа и исследований, когда определяются приоритеты для последующих разработок и масштабной демонстрационной фазы. Это потребует масштабной работы на основе долгосрочных обязательств. Международное сотрудничество могло бы значительно ускорить эту работу. Очевидно, что необходимо было бы провести исследования усовершенствованных реакторов, оптимизированных для таких топливных циклов.

В целях обеспечения ядерного будущего необходимо будет также заниматься рядом «нетехнических» вопросов. Среди них – вопросы международных институтов, принудительно применяющих нормы режима нераспространения, роль государственных органов и частного сектора в продвижении демонстрационных проектов и развертывании передовых технологий и инфраструктуры, а также соответствующие государственные механизмы принятия обязательств относительно масштабных международных проектов в области разработок и демонстрационных проектов.

III. Возможные направления для сотрудничества

(а) Необходимость концентрации усилий на нескольких приоритетных направлениях

Существует возможность расширения российско-американского сотрудничества на все аспекты разработки и функционирования ядерной энергетики. Вместе с тем, программа российско-американского сотрудничества должна быть хорошо управляемой, в связи с чем становится важным поэтапный подход к ее организации и осуществлению:

для успеха в развертывании российско-американского сотрудничества необходимо достичь взаимопонимания и договоренности по определенному ограниченному кругу целей и проектов для совместной разработки. Для этого, на начальных стадиях сотрудничества должны быть определены приоритеты,

успеху российско-американского сотрудничества будет способствовать политические инициативы в области мирного использования ядерной энергии, выдвигаемые как на национальном уровне, так и в рамках различных международных инициатив,

для сотрудничества должны быть выбраны реалистичные и согласованные цели. Совместные разработки должны быть хорошо спланированы, организованы и управляемы.

Должны быть признаны и приняты во внимание существенные различия в мотивации, целях и задачах утвержденных на государственном уровне национальных программ развития ядерной энергетики России и США. США предполагают более эволюционный путь развития ядерной энергетики с переходом к реакторам на быстрых нейтронах и замкнутому топливному циклу в более отдаленном будущем, когда это станет оправданным с позиций обращения с ОЯТ и долгоживущими отходами, исчерпания ресурсов естественного урана и себестоимости производимой энергии. В долгосрочной стратегии ядерной энергетики США предполагается развитие и длительное сосуществование как реакторов с тепловым спектром нейтронов, так и быстрых реакторов, при их работе во взаимодополняющем топливном цикле. Российская программа делает акцент на опережающее развитие реакторов на быстрых нейтронах и замкнутого топливного цикла. Это, согласно официальной стратегии Минатома РФ, позволит сохранить ресурсы органического топлива, а также эффективно решить проблемы минимизации отходов ядерной энергетики. По всей видимости, темпы развертывания быстрых реакторов будут определяться как прогрессом в разработке соответствующих технологий, так и комбинацией экономических ограничений, природоохранных побудительных мотивов, а также характером развития российской индустрии органического топлива.

Различия в стратегиях развития ядерной энергетики двух стран заметны скорее в выборе приоритетов, чем по существу, и между ними существуют достаточно широкие области для взаимодействия. Применительно к насущным проблемам сегодняшнего дня уже найденной областью для взаимодействия являются проблемы нераспространения ядерного оружия и вопросы охраны окружающей среды. Одной из задач является поиск и дополнительное расширение областей для такого взаимодействия. Cкорее всего, проблема нераспространения в течение некоторого времени еще сохранит свою первостепенную важность для привлечения поддержки США при реализации совместных российско-американских программ.

(б) Определение приоритетов

Необходимо определить структуру исследований и совместно разработать критерии и методологию для оценки ядерной энергетики. Такого рода критерии должны быть предложены на основе системного анализа и исследований вопросов нераспространения, безопасности, ресурсов и потребностей, экономических характеристик и вопросов воздействия на окружающую среду. Также должны быть учтены институциональные и инфраструктурные вопросы.

На сегодняшний день актуальной задачей могла бы стать разработка критериев и рекомендаций по выбору и анализу топливного цикла. Успешному развитию процесса сотрудничества в этой области могла бы способствовать совместная разработка норм и мер по усилению режима нераспространения.

Одной из важных задач для совместного решения на пути широкомасштабного развертывания ядерной энергетики является включение всех внешних затрат в стоимость производимой энергии (интернализация внешних затрат). Для успешного решения этой задачи необходимо сначала прийти к единому мнению по вопросу о том, как должна рассчитываться стоимость энергии, производимой на АЭС. Задача также включает в себя пропаганду и установление единых правил интернализации применительно ко всем энергоисточникам (с учетом всех производимых ими неблагоприятных воздействий на человека и окружающую среду), что безусловно необходимо для обеспечения приемлемого баланса интересов общественности.

(в) Современные реакторы и топливный цикл

Проведенный во время встречи обмен опытом, взглядами на перспективы развития ядерной энергетики позволил сформулировать многочисленные возможные направления для сотрудничества. Упомянутое выше определение приоритетов не являлось задачей проведенной встречи, хотя такая работа вполне может быть выполнена в ходе последующих встреч. Следует еще раз подчеркнуть, что любая приоритизация предполагает наличие заранее установленных рамок рассмотрения и выбранных критериев. Поэтому, ниже приведено простое обобщение прозвучавших во время встречи предложений по совместному сотрудничеству.

Применительно к функционированию современного топливного цикла эти предложения включали в себя:

обеспечение большей степени защиты от терроризма, “радиологического” оружия и т.п. В качестве предмета для совместных исследований могут быть рекомендованы:

перспективные виды топлива с использованием урана, плутония, тория, для легководных и газоохлаждаемых реакторов, обеспечивающие высокую степень защищенности от распространения делящихся материалов и повышенный уровень экологической безопасности ядерных энергетических установок; примером могут служить различные варианты использования микротоплива в легководных и газоохлаждаемых реакторах, а также матричные виды топлива на основе металлических и керамических топливных и нетопливных соединений,
комплексные системы физической защиты, компьютеризированного контроля, учета ЯМ и систем дистанционного мониторинга для АЭС и других объектов топливного цикла,

совместные работы по созданию международного хранилища ОЯТ,
совместные работы по обеспечению 100% учета делящихся материалов, в том числе в ОЯТ и по предотвращению дальнейшего накопления неучтенного военного плутония,
совместная разработка топливных циклов для ближайшего будущего, способных уменьшить накопление реакторного плутония и исключить процессы выделения плутония в любой форме на дальнейших стадиях топливного цикла,
разработка вопросов и практическая реализация топливного лизинга. Для дополнительного увеличения количества подлежащего ликвидации высвобождаемого из оружейных арсеналов высокообогащенного урана предлагается увеличить поставки из России низко - обогащенного урана (НОУ), полученного из высокообогащенного урана (ВОУ), за счет реализации лизинговых поставок топлива для действующих реакторов, произведенного на российских предприятиях (с условием возврата ОЯТ). Также было предложено изучить возможности перехода, в торговых отношениях с неядерными странами, от поставок технологий к лизингу топлива или готовых АЭС (например, в их плавучем варианте). На встрече прозвучало мнение, что экспорт технологий топливного цикла почти всегда способствует повышению риска переключения ядерных материалов. Лизинг топлива упоминался и в контексте возможности более широкого привлечения частного капитала к решению проблем развития ядерной энергетики. Лизинг топлива исключает необходимость вовлечения третьей стороны в топливный цикл. Более того, Россия и США могут предложить услуги по утилизации плутония тем странам, которые располагают его запасами

совместная разработка и отработка эффективных технологий для захоронения отходов, дезактивации и вывода из эксплуатации объектов использования ядерной энергетики, для реабилитации радиоактивно загрязненных территорий.

(г) Организация топливного цикла на глобальном уровне

США и Россия должны объединить усилия по разработке новых реакторных технологий и топливного цикла будущего, которые могли бы использоваться и в развивающихся странах, путем применения лизинговых поставок реакторов и/или топлива и контрактов на услуги по поставке топлива с полным сопровождением “от колыбели до могилы”. В долгосрочной перспективе, может быть рассмотрена идея создания ограниченного числа крупных центров ядерного топливного цикла на базе технологического опыта ведущих ядерных государств. Такие центры могли бы производить ядерное оборудование и топливо, а также реализовать лизинговые поставки в страны мира и возвращать сопутствующие продукты на переработку, кондиционирование и минимизацию отходов в крупные ядерные центры, которые подлежали бы международному контролю и мониторингу, при полной “прозрачности” осуществляемых ими операций.

(д) Усовершенствованные тепловые реакторы и связанные с ними вопросы топливного цикла

Спектр обсуждавшихся во время встречи перспективных направлений для совместной разработки усовершенствованных реакторов на тепловых нейтронах и связанных с ними топливных циклов включал в себя:

совместные исследования и разработки проблем геологического удаления отходов (транспортировка, глубокие скважины, критерии безопасности и т.п.), исследования и разработки по созданию матриц для экологически безопасного окончательного захоронения отходов,
реакторы для выжигания оружейного плутония (высокотемпературные реакторы, например, ГТ-МГР; легководные реакторы с MOX загрузкой или Pu-Th загрузкой)
перспективные виды топлива с очень глубоким выгоранием (например, микротопливо, диоксид тория и т.п.). Такие виды топлива являются безусловно предпочтительными для тех стран, в которые топливо будет поставляться на основе лизинга,
АЭС с модульными реакторами (фабричной сборки, обладающие повышенной надежностью за счет всемерной стандартизации и унификации оборудования, что позволяет снизить необходимый объем строительных работ на площадке и т.п.), включая АЭС с реакторами, основанными на технологиях судовых установок,

высокотемпературные гелийохлаждаемые реакторы, включая реакторы для производства высокопотенциального тепла, водорода, конверсии органических видов топлива, для опреснения воды и т.п.,
технологические процессы, ориентированные на использование энергии реакторов, для производства водорода, конверсии органических видов топлива, опреснения воды и т.п.
реакторы малой и средней мощности для автономного энергоснабжения и производства пресной воды путем опреснения,

легководные реакторы для АТЭЦ,
тепловые реакторы, допускающие работу без перегрузок в течение всей кампании топлива,
легководные реакторы с высокой конверсией, включая реакторы со сверхкритическими параметрами теплоносителя, для продления срока исчерпания ресурсов природного урана.

(е) Усовершенствованные замкнутые топливные циклы

Применительно к анализу и разработке инновационных ядерно-энергетических систем изначально должен быть применен системный подход, включающий:

взаимосвязанное рассмотрение вопросов энергопотребления, ресурсной обеспеченности, экономической конкурентности в различных сферах энергопроизводства, безопасности, воздействия на окружающую среду, нераспространения, захоронения отходов, а также смежных с ними проблем на временной базе 40-50 лет,
рассмотрение целостной ядерно-энергетической системы от предприятий по добыче природного сырья до захоронения отходов, включая реакторы и предприятия топливного цикла, системы транспортировки ядерных материалов, хранилища и т.п.,
рассмотрение всех этапов жизненного цикла для каждого из объектов использования атомной энергии и, по возможности, ядерно-энергетической системы в целом от стадии проектирования до реабилитации площадки после вывода из эксплуатации,

Среди упоминавшихся возможных направлений сотрудничества в этой области:

разработка перспективных технологий переработки топлива и новых видов топлива применительно к таким технологиям переработки. Например, совместные НИОКР по усовершенствованным водным методам переработки топлива (таким как процесс UREX); НИР по перспективным неводным методам переработки (пиро-процессы, например, метод летучих газофторидов и т.п.); исследования инновационных концепций (ионные жидкости, мембранные технологии) и комбинаций процессов (например UREX + пиро-переработка, TRUEX, FLUOREX и др.)
совместная разработка доступных баз данных и веб-сайтов по проблематике инновационных концепций обращения с топливом,
совместные НИР по разработке экологически безопасных и защищенных от распространения реакторов на быстрых нейтронах, включая как реакторы с самообеспечением по топливу, так и реакторы с расширенным воспроизводством топлива. Возможные направления:

быстрые реакторы с жидкометаллическими теплоносителями (натрий, тяжелые металлы), например, реакторы типа БН-800, реакторы типа БРЕСТ (включая анализ связанного с ним топливного цикла), реакторы типа IFR,
модульные реакторы – ‘ядерные батарейки’ – на основе технологии свинцово-висмутового теплоносителя,
газоохлаждаемые быстрые реакторы, в т.ч. высокотемпературные,
быстрые реакторы с избыточной наработкой вторичного ядерного топлива следовало бы рассматривать в схеме их размещения в специально созданных для этого крупных ядерных центрах. Как уже упоминалось, такие центры могли бы быть созданы в ограниченном числе наиболее политически стабильных ядерных стран с усиленным режимом гарантий нераспространения и поставлены под специальный международный контроль и мониторинг.

совместные НИР по разработке тепловых реакторов-бридеров на основе расплавов топливных солей для работы в замкнутом ториевом топливном цикле,
совместные НИОКР по разработке усовершенствованных технологий для захоронения отходов, например, матриц для окончательного захоронения отходов, исследования и моделирование кинетики выщелачивания, разработки инженерных барьеров и т.п.,
совместные НИР по различным вариантам фракционирования и трансмутации, таким как UREX процесс, трансмутация в высоком нейтронном потоке, трансмутация в специализированных реакторах-пережигателях на расплавах топливных солей и др.,
исследования возможностей применения передовых технологий, таких как нано-технологии, робототехника и др.

(ж) Человеческий ресурс

Основной задачей для России и США в нынешнем веке в предвидении широкомасштабного роста использования ядерной энергии является развитие научно – технических школ и организаций, а также подготовка молодых специалистов в области ядерной энергетики. На фоне угасающего интереса к профессии ученого или инженера-ядерщика старение ключевых специалистов в области ядерной энергетики может вылиться в частичную или даже полную утрату знаний применительно к определенным областям ядерных технологий, включая те из них, которые представляют безусловную ценность для ядерной энергетики будущего. Предвидя региональное расширение использования ядерной энергии и учитывая усложнение при этом решения проблемы нераспространения особое внимание должно быть уделено подготовке специалистов для различных стран и регионов. Для решения этих принципиальных задач было предложено разработать специальную программу совместных действий. Такая программа могла бы включать в себя меры национальной и международной поддержки как для ключевых специалистов ядерных отраслей России и США, так и для молодых специалистов в области ядерной энергетики.

(з) Возможности для сотрудничества на ближайшую перспективу

На сегодняшний день ключевыми направлениями для обсуждения российско-американского сотрудничества в области разработки топливных циклов являются:

проблема ядерного нераспространения и
проблема уничтожения делящихся материалов военного происхождения.

В настоящее время уже реализуется или намечено к реализации российско-американское сотрудничество в области разработки ряда полномасштабных проектов. Среди них можно отметить проекты:

проекты MPC&A
разработка реактора ГТ-МГР для утилизации излишков военного плутония,
утилизацией излишков военного плутония в легководных реакторах с MOX загрузкой и, возможно, с загрузкой ториевого топлива,
утилизацией излишков военного плутония в форме MOX топлива в быстрых натриевых реакторах БН-600.

К рассмотрению и инициации в ближайшем будущем могут быть рекомендованы и некоторые другие совместные полномасштабные проекты:

разработка и сооружение АЭС с реакторами типа ВТГР (с урановым топливом) в России и США (для эффективного получения электричества и производства водорода),
разработка и внедрение плавучих ЯЭУ на основе реактора с водой под давлением, основанного на технологиях судовых реакторов,
совместная разработка специальных установок для утилизации излишков военного плутония. Плутоний военного предназначения нарабатывался на специальных ЯЭУ (а не в реакторах АЭС). Таким образом, данное предложение как бы “перебрасывает мостик” между прошлым и будущим,
совместная разработка реакторов для ядерных ракетных двигателей и космических энергетических установок.

IV. Дорога к сотрудничеству

(а) разрешение межправительственных вопросов и поиск механизмов взаимодействия правительств и частного сектора экономики

Успех широкого российско-американского сотрудничества в области ядерной энергетики в существенной степени зависит от разрешения межправительственных вопросов между Россией и США на государственном уровне. Следует искать пути для такого разрешения.

Кроме того, решающее значение имеет создание механизмов партнерских отношений между правительствами и частным сектором экономики. Большинство стратегических проблем энергетики носит долговременный характер. Способность частных инвесторов обеспечить долгосрочные решения этих проблем ограничена из-за их глобального характера и наличия большого экономического риска, особенно в свете современной тенденции к глобализации энергетического сектора. Правительства должны формулировать инвестиционную политику, необходимую для предотвращения этого риска на длительную перспективу. Создание инвестиционного климата, поддерживающего вовлечение частного капитала в решение энергетических проблем, будет являться важной частью этой политики. Благоприятный инвестиционный климат может быть создан, если в обеих странах будут найдены и реализованы на практике оптимальные механизмы долевого инвестирования в ядерную энергетику со стороны государства и частного сектора экономики.

Как уже упоминалось ранее, движущими силами для российско-американского сотрудничества в настоящий момент являются проблемы нераспространения и утизизации делящихся материалов. Для успешного решения этих проблем также необходимо партнерство между правительствами и частным сектором экономики. Необходимо вовлечение рыночных сил в продвижение перспективных разработок в области нераспространения и дополнительных экологических преимуществ. В одиночку, ни частный сектор экономики, ни ее государственный сектор не способны решить проблемы нераспространения и утилизации избыточных делящихся материалов. Для обеспечения своевременного и уверенного продвижения по этим направлениям необходимо именно сотрудничество между этими двумя секторами экономики обеих стран.

(б) потребность в международном диалоге

Россия инициировала международное сотрудничество по инновационным ядерным технологиям под эгидой МАГАТЭ в рамках проекта ИНПРО.

На первой фазе этого проекта было предложено разработать критерии и требования к ядерной энергетике будущего. Работа в этой фазе осуществляется в следующих пяти тематических областях, признанным важными для будущего развития ядерно-энергетических технологий:

ресурсы, потребности и экономика,
окружающая среда, топливный цикл и отходы,
безопасность,
нераспространение,
перекрестные (смежные) требования.

На первой фазе проекта осуществляется выбор критериев и разработка методологии и подходов для сравнения различных концепций, сбор и анализ этих концепций и подходов, определение требований потребителей (пользователей) в соответствующих тематических областях, а также будет осуществлена оценка инновационных ядерно-энергетических технологий, предоставленных странами-членами МАГАТЭ на соответствие критериям и требованиям.

Основываясь на результатах первой фазы, предстоит:

в контексте имеющихся технологий определить рамки международного проекта,
определить круг технологий, которые могли бы быть приемлемыми для осуществления странами-членами Агентства в качестве основы такого международного проекта.

Временные границы реализации проектов и технологий охватывают перспективу ближайших пятидесяти лет.

США развивают международное сотрудничество по инновационным ядерным технологиям в рамках программы Generation-IV International Forum. В настоящее время в рамках программы Generation-IV завершен сбор концептуальных предложения по системам и компонентам ядерной энергетики, развертывание которых предположительно может быть начато к 2030 г., разработана методология для оценки и выбора системных и компонентных предложений, проводится анализ и отсеивание собранных предложений согласно разработанной методологии. Начиная с 2003 г. планируется приступить к фазе НИР по выбранным системным и компонентным решениям на основе двустороннего и многостороннего сотрудничества задействованных в программе стран.

Возможная степень объединения этих программ должна быть обсуждена в контексте общего определения направлений для сотрудничества между Россией и США в области ядерной энергетики.

начать следует с небольших реалистичных программ сотрудничества, нацеленных на создание конкретных определенных прототипов

Хороший импульс для развития более широкого российско-американского сотрудничества мог бы быть дан при изначальном развертывании относительно небольших и реалистичных совместных программ или “пилотных” проектов. Снова отметим большую роль, которую здесь может сыграть интенсивное российско-американское сотрудничество по вопросам нераспространения/ утилизации излишков делящихся материалов.

(г) необходимо разработать структуру правительственной поддержки для обеспечения возможности полной (до внедрения) реализации ядерных проектов в каждой из стран

Опыт последних лет показал, что механизмы государственного регулирования наших двух стран часто не способны обеспечить продвижение и развитие ядерных проектов за пределами фазы их предварительного обоснования. Отсюда возникает задача поддержать разработку и внедрение таких механизмов государственного регулирования, которые могли бы гарантировать осуществление избранных ядерно-энергетических проектов вплоть до стадии внедрения.

(д) необходимо продолжить диалог независимых экспертов и специалистов как при анализе и обсуждении перспективы развития ядерной энергетики, так и при подготовке предложений об ускорении утилизации избыточных ядерных материалов, выводимых из оружейных программ

Представляется необходимым поддержать открытый и неформальный диалог между независимыми экспертами в области ядерной энергетики, а также межу всеми заинтересованными лицами России и США, всех других стран. Предметом этого диалога могут быть как анализ и обсуждение перспективы развития ядерной энергетики, так и предложения по интеграции вопросов развития ядерных технологий с вопросами обращения с оружейными делящимися материалами и их утилизации. Поддержание такого диалога будет способствовать укреплению общественного доверия к ядерной энергетике, ускорит процесс принятия поддерживающих ее решений. Для поддержки такого диалога было рекомендовано создать специальную страницу на веб-сайтах Курчатовского Института и Фонда Карнеги. Эта страница открыта для диалога, все значимые “вехи” которого будут своевременно рассмотрены и также помещены на сайт. Мы также хотели бы продолжить проведение неформальных встреч экспертов по актуальным вопросам сотрудничества между Россией и США в области ядерной энергетики, быть может на более регулярной основе.

Blog

Содержание

I. Повестка дня и организаторы встречи

II. Контекст

III. Возможные направления для сотрудничества

IV. Дорога к сотрудничеству