А. А. Павельев Беседа о безопасном варианте ядерной энергетики

А. А. Павельев

Беседа о безопасном варианте ядерной энергетики

Встреча с А. Д. состоялась 30 марта 1988 г. у него на квартире и продолжалась с 20 часов до 21 часа 20 минут. На следующий день я записал содержание нашей беседы и во второй части статьи привожу эту запись. Так как в разговоре с А. Д. затрагивались и специальные вопросы, а запись беседы была довольно конспективной, то, чтобы не прерывать ее комментариями, я вначале вынужден дать краткое описание обсуждавшихся вопросов.

I. Мое желание обсудить с А. Д. вопросы, относящиеся к проблеме безопасности ядерной энергетики, было связано с тем, что с середины 70-х гг. мне приходилось заниматься анализом схем ядерных энергетических установок, в которых в качестве делящегося вещества используется газообразное соединение урана — гексафторид урана (UF₆), а также вопросами формирования потоков в таких установках[119]. Установки с UF₆ позволяют по-новому подойти к проблеме безопасности ядерной энергетики.

Безопасность существующих ядерных реакторов, использующих делящееся вещество в твердой фазе, основывается на малой вероятности разрушения барьеров, отделяющих твердое делящееся вещество и продукты деления от окружающей среды. Одним из таких барьеров является тепловыделяющий элемент, в котором накапливаются продукты деления. При использовании UF₆ этот барьер отсутствует и поэтому считается, что реакторы с твердой активной зоной являются более безопасными, чем реакторы, в которых используется UF₆. На этом основании в 60-х гг. были прекращены работы над реакторами этого типа, которые проводились в СССР под руководством И. К. Кикоина, начиная с 50-х гг.

Однако, следует отметить, что вероятностный подход к безопасности ядерной энергетики является неприемлемым, так как в данном случае недопустимо даже единичное разрушение барьеров, отделяющих продукты деления от окружающей среды. Поэтому я считал, что концепция безопасности ядерной энергетики должна допускать полное разрушение реактора, которое не должно приводить к недопустимым последствиям по радиоактивному заражению окружающей среды. Именно такая концепция безопасности ядерной энергетики содержалась в выступлениях А. Д. после возвращения его из Горького.

Существо нашего предложения по безопасности ядерной энергетики состоит в том, что допустимость полного разрушения ядерного реактора должна основываться на поддержании в работающем реакторе достаточно малого количества радиоактивных продуктов деления. При этом, разумеется, следует учитывать расположение ядерного реактора, которое может быть и подземным.

В случае установок с UF₆, низкого уровня продуктов деления в работающем реакторе можно добиться, если очищать циркулирующий UF₆ от продуктов деления, которые после отделения от UF₆ должны выводиться из энергоустановок. Принципиальная возможность поддержания низкого уровня продуктов деления в работающем реакторе является одним из главных потенциальных преимуществ энергоустановок с UF₆.

Системы на основе UF₆ обладают и другими потенциальными преимуществами. Не касаясь подробностей, отмечу, что эти системы позволяют упростить топливный цикл, получать высокие потоки нейтронов, выводить из реактора как когерентное, так и некогерентное излучение, а также использовать энергоустановки с UF₆ в космосе.

Считая данное направление работ перспективным, я решил обсудить эти вопросы с А. Д. Это было, конечно, непросто, учитывая большую занятость А. Д. Поэтому, когда я обратился к Михаилу Львовичу Левину, старому университетскому товарищу А. Д., с которым мы обсуждали эти вопросы, и попросил помочь встретиться с А. Д., я не очень надеялся, что такая встреча состоится в ближайшее время, если состоится вообще. Однако уже через несколько дней Михаил Львович дал мне домашний телефон А. Д. и сказал, что я могу позвонить ему и договориться о встрече. Я позвонил А. Д., он сказал, что я могу зайти к нему домой на следующей неделе, указав день и час встречи.

II. Когда я подошел к двери в квартиру А. Д., я обратил внимание на газету, которая торчала из двери. Позже Елена Георгиевна сказала, что дверь не запирается, а газета подкладывается, чтобы дверь не раскрывалась. На звонок дверь открыла Елена Георгиевна, а А. Д. был в нижней квартире. Елена Георгиевна сказала, что А. Д. сейчас придет, и, выйдя на лестничную площадку, позвала его. Я надел тапочки и был приглашен Еленой Георгиевной в комнату. В комнате был книжный шкаф, телевизор, несколько кресел и журнальный столик, за которым мы и разговаривали с А. Д. Все вещи в комнате были не новые и совершенно лишенные каких-либо претензий на украшение. Елена Георгиевна принесла пепельницу и предложила курить. Во время разговора Елена Георгиевна находилась в смежной комнате и отвечала на телефонные звонки. Дважды она позвала к телефону А. Д.

Когда вошел А. Д., мы поздоровались и я сказал, что, по-видимому, мне надо представиться. А. Д. кивнул, соглашаясь. Я сказал, где и у кого учился и чем занимаюсь. Тогда А. Д. спросил, почему я занялся ядерной энергетикой. Я ответил, что это связано с моими профессиональными интересами. Затем я сказал, что знаком с его выступлениями на заседании отделения АН СССР по физико-техническим проблемам энергетики и статьей в «Московских новостях», но я хотел бы повторить его точку зрения, чтобы убедиться, что я ее правильно понимаю.

«Безопасность ядерной энергетики не может быть основана на малой вероятности аварии, так как не ясно, что это означает». А. Д. сказал, что в авиации, например, эту вероятность оценивают на основе большой статистики. Я ответил, что не ясно, как этот метод применить к ядерной энергетике, где статистика относительно невелика.

«В ядерной энергетике безопасность должна основываться на допущении возможности полного разрушения реактора». А. Д. сказал, что причиной такого разрушения может быть бомбардировка.

«Так как полное разрушение реакторов существующих конструкций при их наземном расположении совершенно недопустимо, то они должны размещаться под землей». А. Д. подтвердил, что приведенные выше положения содержались в его выступлениях.

Я ответил, что целиком разделяю его точку зрения и что разрушение ядерного реактора может произойти из-за того, что при проектировании не будут учтены все причины аварии. А. Д. согласился, что нет гарантий учета всех причин аварии.

После этого обсудили аварию в Чернобыле. Я высказал точку зрения, что авария в Чернобыле является примером неполного учета возможных причин аварии.

Были обсуждены некоторые выступления в печати по поводу ядерных энергоустановок, опубликованные как до аварии в Чернобыле, так и после нее. В частности, были обсуждены некоторые публикации в журнале «Энергия». Недавнюю телевизионную передачу «Уроки Чернобыля» А. Д. назвал «ужасной». Далее обсудили вопрос о том, сколько ядерная энергетика вносит сейчас в энергетический баланс страны. Я сказал, что около двух процентов. Мне показалось, что это было неожиданным для А. Д. Он спросил, как распределяются энергозатраты и сколько составляет электричество. А. Д. отметил, что в настоящее время трудно говорить об экономической конкурентоспособности ядерной энергетики, но при безаварийной работе ядерная энергетика экологически чиста. А. Д. заметил, что существует проблема выброса ксенона, но что его можно вымораживать.

Затем я изложил существо предложений по использованию в качестве делящегося вещества UF₆. Я кратко описал основные схемы таких реакторов, выделив схемы, в которых UF₆ целиком заполняет сечение тепловыделяющего канала, а также схемы, в которых делящееся вещество отделено от стенок слоем неделящегося газа. В последнем случае максимальная температура в установке не ограничивается допустимой температурой взаимодействия UF₆ со стенкой. Я сказал, что рассчитываю на его интерес к этому направлению исследований.

Я ожидал в этом месте окончания встречи, но А. Д. продолжил разговор. А. Д. спросил про температуры, давления и материалы в этих установках и заметил, что все же страшновато иметь активный газ под давлением. Я ответил, что при разрушении тепловыделяющих элементов активный газ также оказывается в контуре теплоносителя. А. Д. спросил, по каким причинам могут разрушаться тепловыделяющие элементы в водо-водяных реакторах. Я ответил, что одной из причин может быть отключение охлаждения, которое приведет к расплавлению активной зоны и при остановленном реакторе.

Далее обсудили вопрос о возможности достижения высоких температур в реакторах с UF₆. Я рассказал о наших экспериментах по струям и показал фотографии, сказав, что мы умеем формировать слабо перемешивающиеся потоки различной скорости при больших числах Рейнольдса. На это А. Д. заметил, что потоки, движущиеся с равной скоростью, могут перемешиваться еще меньше. Я ответил, что в энергоустановках трудно обеспечить равенство скоростей при изменении вдоль потока геометрии течения и плотностей потоков.

После этого А. Д. предложил вернуться к обсуждению схемы, в которой UF₆ заполняет все сечение тепловыделяющего канала. Были обсуждены преимущества реакторов с циркулирующим UF₆. А. Д. спросил, а не накопится ли в реакторе сверхкритическая масса делящегося вещества. Я ответил, что этот вопрос анализировался и что реактор оказывается устойчивым. А. Д. сказал, что это можно было бы рассчитать. Затем был обсужден вопрос о возможности иметь в этих реакторах малую надкритичность. При обсуждении вопроса о возможности в таких энергоустановках очистки UF₆ от продуктов деления А. Д. заметил, что это хорошо согласуется с его предложением о подземном расположении ядерных электростанций.

Я проинформировал А. Д. об американских работах в этом направлении, а также показал нашу статью 1981 г. по этому вопросу. А. Д. спросил, когда и по какой причине были прекращены работы в этом направлении. Я сказал, что это случилось в середине 60-х гг. и, насколько я знаю, в качестве причины закрытия указывалось на высокое давление в контуре UF₆. Кроме того, в то время аварии с разрушением твердых тепловыделяющих элементов и выходом продуктов деления в окружающую среду не рассматривались как проектные аварии.

А. Д. заметил, что И. К.. Кикоину не удалось тогда «пробить» эту работу, но с тех пор концепция безопасности сильно изменилась. Я сказал, что И. К. Кикоин поддерживал эти работы до своей смерти и что имеется подписанный им в 1983 г. отзыв о наших работах в этой области. А. Д. сказал, что его обещали приглашать на обсуждения проблем энергетики и он будет иметь возможность высказаться по этому вопросу.

Далее я сказал, что мне вскоре предстоит выступление в МСМ (Министерство среднего машиностроения). А. Д. пожелал мне успеха в попытках убедить МСМ в полезности этих работ.

Я заметил, что в 60-е гг. при обсуждении возможности использования UF₆ в качестве делящегося вещества в ядерных энергоустановках важный чиновник МСМ будто бы сказал: «Только этого говна нам и не хватает». Эта реплика фактически и определила на многие годы отношение в МСМ к этим работам.

А. Д. спросил, каким же образом нам удавалось заниматься этими проблемами. Я ответил, что по служебному положению и ведомственной принадлежности мы находились далеко от тех, кто определял политику в области ядерной энергетики, да и работа наша носила, по существу, инициативный характер.

А. Д. заметил, что люди в МСМ считают себя «практическими», что и довело их до Чернобыля. В заключение я поблагодарил А. Д. за встречу, а он меня за информацию.

На этом заканчивается моя запись разговора с А. Д. Сильное впечатление на меня произвела естественность и подготовки этой встречи, и самого разговора. Но это была особая естественность. Это была естественность в неестественное время и при неестественных обстоятельствах. Когда я договаривался с А. Д. по телефону о встрече, я слышал, как долго А. Д., советуясь с Еленой Георгиевной, буквально выкраивал время для этой встречи, так как практически все его время было занято другими, очень важными для него делами. И то, что А. Д. нашел время для этой встречи, показывает, какое большое значение он придавал разработке безопасной и экологически чистой энергетики. Михаил Львович Левин, которому я глубоко признателен за его содействие встрече с А. Д., говорил мне, что А. Д. был доволен полученной информацией.

Для меня эта встреча была очень важным событием. На ней я обсудил интересовавшие меня проблемы не только с ученым, пользующимся высочайшим научным авторитетом, но и с человеком, который смог выстоять в чрезвычайно сложных условиях нашей прежней жизни и при этом находил силы помогать другим.