Как я изменил свое мнение о перспективах репроцессинга плутония

Клаус Янберг, инженер-ядерщик на пенсии, начал свою карьеру проектировщиком реакторов на быстрых нейтронах и плутониевом топливе, а закончил ее управляющим компании «GNS», разрабатывающей защитные контейнеры для временного хранения отработанного топлива в Германии и ряде других стран. Он читает большое количество лекций по проблемам конечного цикла переработки ядерного топлива. Г-н Янберг имеет ученые степени в сфере инженерно-технических наук, физики и бизнес-администрирования.

Эта история очень личная. Она началась в конце 1960-х годов, когда, защитив докторскую диссертацию, я участвовал в одном небольшом исследовательском проекте, связанном с реактором-размножителем на быстрых нейтронах «Феникс» в научной лаборатории в Кадараше, центре французских разработок по безопасности таких реакторов. Я, как и буквально все другие инженеры-ядерщики того времени, был убежден, что Гленн Сиборг, лауреат Нобелевской премии по химии, был совершенно прав: реакторы-размножители и переработка плутония обеспечат мир неограниченным количеством дешевой электроэнергии. Последствия для окружающей среды казались лишь положительными. Когда я закончил проект в Кадараше, я захотел работать в стране, являющейся явным лидером в сфере бридерных реакторов, и переехал в Саннивейл (штат Калифорния), где располагался центр разработки ректоров-размножителей компании Дженерал Электрик.

В те годы стоимость урана постоянно росла. Многие полагали, что его запасы истощаются. Таким образом, плутоний становился все более ценным, по крайней мере для военного использования, а также, – теоретически, – для мирного. Когда в 1970 году Франция и Германия решили предпринять громадный проект для демонстрации коммерческого потенциала реакторов-размножителей на быстрых нейтронах, используя 1200-мегаватный реактор «Суперфеникс», я понял, что должен участвовать в этом европейском проекте. Я опять переехал, но на этот раз моя работа была связана с диспетчерским управлением на самой большой немецкой станции – «RWE». На предпроектном этапе «RWE» предоставили мне возможность обучиться проектному управлению на ректоре «SNR-300» в германском Калькаре, в то время находившемся на стадии строительства.

«RWE» делегировали меня во Францию, на ректор-размножитель на быстрых нейтронах «Феникс», чтобы изучить его связку с электро-системой; это было частью подготовки к проекту «Суперфеникс». Я с любовью вспоминаю вид из окна зала управления реактора «Феникс» (да, да, у них там было огромное окно). Я видел реку Рону и постоянно взлетающие и садящиеся военные самолеты на аэродроме по другую сторону реки. Какое было замечательное время, полное оптимизма! Особенно оправданным такой оптимизм казался в 1974 году, когда Андре Жиро, глава Комиссии по атомной энергии Франции, а позже министр промышленности, объявил о скором начале международного строительства реактора «Суперфеникс». К 1990 году завершилось строительство двух дополнительных 1500-мегаватных реакторов-размножителей.

Но вскоре мой оптимизм несколько поубавился. Я пытался прояснить для себя картину экономических составляющих в работе реакторов-размножителей на быстрых нейтронах и переработки плутония путем простого сравнения затрат по реакторам-размножителям с петлевой компоновкой оборудования, с интегральной компоновкой оборудования и легководным реакторам. Я включил в анализ стоимость строительных материалов, возможность при необходимости корректировать мощность вывода электроэнергии и т.п. Вывод, к которому я пришел: капитальные затраты на реакторы-размножители на быстрых нейтронах всегда оказываются значительно выше тех, которые требуются для легководных реакторов, – и выше, по крайней мере, на 30-50%. С неохотой мне пришлось констатировать, что рентабельные бридерные реакторы на быстрых нейтронах никогда не будут успешны, по крайней мере на моем веку.

Если только на помощь не придет снижение цен на топливный цикл. Действительно, в конце 1960-х годов Управление по атомной энергетики Великобритании начало предлагать репроцессинг за бесконкурентно низкие цены – всего 15 долларов США за килограмм тяжелого металла. «Еврокемик», совместное европейское репроцессинговое предприятие, также предлагало низкие цены. Как и «WAK», – небольшой немецкий репроцессинговый завод, который, несмотря на доступные цены, на 1971 год не мог найти достаточно заказов. Цены на уран, с другой стороны, продолжали расти уже несколько лет, начиная примерно с 1975 года, – усложняя работу многих компаний, таких как, например, «Вестингхуас», которые предлагали перезагрузку топлива по фиксированным ценам.

Затем, в 1976 году, правительство Германии законодательно установило репроцессинг в качестве единственного законного похода к завершению топливного цикла. Тем самым предприятия страны были вынуждены перейти исключительно на репроцессинг. При этом единственным заводом по репроцессингу в Германии был «WAK». Выполнение правительственного предписания подразумевало, таким образом, зависимость от зарубежных контрактов, а «BNFL» (компания «Британское ядерное топливо лимитед») – преемник Управления по атомной энергетике Великобритании, – осталась без необходимых мощностей из-за пожара на площадке приемки. Я поехал в Германию для переговоров по репроцессинговым контрактам с компанией «COGEMA», предшественницей французской ядерной компании «Арева», а также для определения вместимости хранилищ отработанного ядерного топлива, которые потребуются до тех пор, пока «COGEMA» не начнет принимать топливо. Параллельно в качестве альтернативы мы разрабатывали сухие контейнеры для хранения.

Но к 1978 году «COGEMA» стала предлагать репроцессинг только на условиях «издержки плюс», и при этом ожидала изрядную чистую прибыль в пределах 25%. К тому же на тот момент большие хранилища-бассейны вне площадки реактора с защитами от падения самолетов и диверсий не будут введены в эксплуатацию еще некоторое время. Они также были более дорогими, чем их альтернатива – хранение в сухих контейнерах. К 1979 году компания «RWE» отказались от проектов бассейновых хранилищ вне площадки реактора в пользу контейнеров.

В 1982 и 1983 годах «COGEMA» ввела в эксплуатацию большие бассейны, которые оказались долгожданной помощью для германских станций. Но в перспективе судьба репроцессинга казалась, тем не менее, далеко не радужной. Когда «COGEMA» выставили реактору «Суперфеникс» неожиданно высокую цену за репроцессинг, владельцы станции решили построить для своего отработанного топлива большой бассейн-хранилище на площадке реактора. Именно это стало настоящим концом реакторов-размножителей на быстрый нейтронах во Франции, – а не политическое решение о закрытии от 1998 года. Наконец пришло осознание ценовой реальности. Реакторы-размножители без коммерчески рентабельного топливного цикла попросту не имеют смысла.

В 1989 году немецкие инженеры осознали, что репроцессинг повлечет за собой неприемлемые цены, даже если не принимать во внимание стоимость изготовления плутоний-уранового смешанного оксидного топлива. Высокие темпы выгорания уранового топлива делали перспективу репроцессинга еще менее экономически целесообразной. В то же самое время становилось ясно, что уран не является таким уж редким материалом. На самом деле, к тому времени он уже стал доступен за вполне вменяемые цены. Проекты репроцессинга в Великобритании и Японии также никогда не были настолько успешны, как аналогичные мероприятия во Франции, и экономические перспективы репроцессинга становились достаточно печальными.

На сегодняшний день плутоний больше не является высокоценным ресурсом на балансе атомной станции. В лучшем случае это элемент с нулевой ценностью. За исключением стран, которые могут успешно разработать дешевые реакторы-размножители и доступные топливные циклы (Китай, Индия и Россия все еще лелеют такие надежды), в других странах плутоний станет, скорее всего, элементом с отрицательной ценностью. Можно предположить, что частные станции могут оказаться заложниками своего собственного плутония. В случае государственных станций таким заложником окажется правительство, – точнее, налогоплательщики.

Возможно ли, что однажды правота г-на Сиборга будет доказана? Еще 30 лет назад я сделал для себя вывод, что коммерчески рентабельные реакторы-размножители на быстрых нейтронах не смогут стать реальностью при жизни моего поколения. То же самое кажется пока истинным и для сегодняшнего молодого поколения. При этом во внимание даже не принималась опасность распространения ядерного оружия, которую несет в себе плутоний.