Россия и современный мир №1 / 2013

Игрицкий Юрий

Атомные технологии

Хорошо известно, что освоение энергии атома и атомного ядра до настоящего времени прошло длительный и поучительный во многих отношениях путь. Идея возможности использования этой энергии появилась в связи с исследованиями радиоактивного излучения Анри Беккереля, Пьера и Марии Кюри, Э. Резерфорда на изломе XIX и XX вв., когда в 1902 г. последний, совместно с Ф. Содди, выдвинул теорию радиоактивного распада химических элементов. А в 1903 г. Ф. Содди вводит в науку представление об изотопах химических элементов, как основных объектах радиоактивных преобразований. В 1911 г. Дж. Кеннеди с коллегами (США) выделяют изотоп плутония ²³⁹Pu

как продукт распада нептуния ²³⁹Np, что впоследствии оказалось принципиальным для использования его в качестве ядерного горючего. Изучение изотопного состава всего кластера химических элементов позволило выделить два ряда возникновения ядерных реакций: радиоактивного распада тяжелых элементов и энергетического синтеза легких элементов водородно-литиевого плеча.

А через 40 лет (28.02.1945 г.) в результате работы над «Манхэттенским проектом» блистательной плеяды 28 ученых во главе с Р. Оппенгеймером (Н. Бор, Э. Ферми, А. Комптон, Г. Сиборг и др.), опередившей создание оружия массового уничтожения гитлеровской Германией, была сконструирована первая плутониевая бомба. За ней последовали изобретения водородной бомбы Э. Теллера, «чистой» нейтронной бомбы С. Коэна, бомбы-слойки А. Сахарова и т.п.; выбор разнообразных технологий их производства оказался достаточно обширен.

Спустя еще девять лет (26.06.1954 г.) процесс радиоактивного распада становится управляемым (работы лаборатории И. Курчатова) и появляется первая Обнинская атомная электростанция. Человечество смогло взять атом под управляемый контроль, но только процесс обуздания реакции с медленными нейтронами и всего лишь один из 17 изотопов урана (²³⁵U), составляющий 0,720% от всего кластера этого элемента в природе [27, с. 203]. При этом переработка уранового топлива не превышает 15% ресурсного потенциала сырой руды требуемого промышленностью качества. Освоение потенциальной внутренней энергии урана и всей группы тяжелых радиоактивных элементов для науки сегодняшнего дня все еще является недостижимым [20, с. 96].

На очередь в освоении атомной энергетики встала проблема создания атомных реакторов на быстрых нейтронах (ридеров), которая до сих пор в достаточной степени не апробирована. Попытки внедрения этих технологий в США (бридер «Энрико Ферми»), Японии («Дзее» и «Мондю»), Франции («Феникс», «Суперфеникс») не привели к успеху, но они активно разрабатываются в России и Китае. Об успехах в управлении синтезными реакторами пока нет сведений.

Последствия более чем полувекового владения внутриатомной энергией с экологических позиций не внушают уверенного оптимизма.

Как любые технические системы, атомные электростанции имеют лимитированные сроки службы, после чего подлежат полной замене отработавшего оборудования или ликвидации. Сроки действия АЭС не превышают 30–50 лет эксплуатации. В связи с этим, в частности в Российской Федерации, назрела необходимость демонтажа большинства действующих станций – «эпохи большого ремонта», при которой не менее трети из них должно быть демонтировано, а остальные заменены на реакторы третьего и четвертого (пока лишь намечаемого) поколений [6, с. 36].

Как всякая очень сложная технологическая система, атомная промышленность в обеих своих ипостасях характеризуется неизбежной и высокой аварийностью, представляющей одну из важнейших проблем ее успешного существования. Несмотря на низкий расчетный риск вводимых в эксплуатацию реакторов, практическая аварийность эксплуатируемых станций намного превышает теоретические пределы.

Серьезные аварийные ситуации сопровождали в той или иной степени работу большинства (если не всех) действующих предприятий в мире. Наиболее крупными авариями на производстве оружейного плутония

являются аварии в Уинскейле в Великобритании (1957), Кыштыме в России (1957 и 1967), Токай-Муру в Японии (1997). На атомных электростанциях в Тримайл-Айленде в США (1979), Чернобыле в СССР (1986) и Фукусиме в Японии (2012). Два последних случая не без оснований были охарактеризованы как «крупнейшая техногенная катастрофа XX века», «величайшее бедствие в истории планеты» (Чернобыль); еще более катастрофическое событие, «апокалипсис на японских АЭС», последствия которого пока трудно прогнозируемы (Фукусима).

Следует акцентировать внимание на том, что несмотря на существенное улучшение мер безопасности при усовершенствовании атомных реакторов более позднего времени, крупные аварийные события происходили и происходят на реакторах и первого (Чернобыль) и третьего (Фукусима) поколений, настолько они сложны, а ситуации, возникающие на них, непредвиденны. Во всяком случае приходится констатировать, что аварии преследуют атомные производства все 67 лет их существования, в том числе 60 лет на предприятиях «мирного атома».

Первый этап необузданного распространения радиоактивных загрязнений, когда с этой угрозой практически не считались, привел к весьма существенным изменениям состояния экосистем Земли. Период начальных атмосферных испытаний ядерного оружия сопровождался немыслимым накоплением атомных запасов, стратегический объем которых превысил 11.3 млрд. т, что было предостаточно для многократного взаимного уничтожения и США, и России: по две тонны на каждого жителя планеты [13]. Уровень содержания радионуклидов в мировой атмосфере увеличился на 2%. Ежегодные эффективные дозы облучения жителей северного полушария Земли к 1963 г. превысили 0,15 мЗв и продолжали расти. В СССР севернее 60-й параллели радиоактивность более чем в 10 раз превысила фоновое значение. В Амдерме суммарная -активность возросла в 11 000 раз (!). Рост радиоактивных выпадений вырос в 200–300 раз по отношению к начальному [24, с. 50]. Дальнейшие испытания атомного оружия могли привести к катастрофическим для человечества явлениям, и правительства вынуждены были подписать Московский договор о запрещении его испытания в атмосфере и водной среде.

Однако в целом атомная энергетика набирала обороты; число стран, способных осуществить затраты на производство атомных реакторов, росло, и соответственно росло радиационное загрязнение Земли. Радиоактивная нагрузка, по недавним данным экспертов Метеорологического управления Японии, достигла 700 ПБк (700•10¹⁵ Бк). Из нее 70% приходится на северное полушарие Земли, 30% – на южное [23, с. 49]. Признано, что 80% этого загрязнения создано США и СССР (при примерно равном соотношении). Но следует учесть, что США все наземные и надводные взрывы производили за пределами территории страны, а СССР, как в силу географических условий, так и в связи с намерением предельно засекретить появление испытательных полигонов, на начальном этапе создания атомной мощи страны использовал внутренние глубинные объекты на своей территории. Поэтому уровни загрязнения в стране намного значительнее, чем в США и где бы то ни было.

И именно в нашей стране произошли наиболее крупные аварийные события с огромными площадями радиоактивного воздействия. «Восточно-Уральский радиоактивный след» площадью 23 тыс. км² был образован в результате двойной аварии, произошедшей в 1957 и 1967 гг. в связи с деятельностью ПО «Маяк», производящего оружейный плутоний: вначале из-за переполнения резервуарных емкостей высокорадиоактивных отходов, хранившихся в озере Карачай, а затем – из-за дефляционного разноса радиоактивных песков с пляжей этого озера (1800 км²) при атмосферных бурях.