Модульный реактор с гранулированным топливом (МРГТ), как и большинство новых реакторных идей, - возрождение старой идеи. В данном случае старой идеей явился "высокотемпературный реактор с газовым охлаждением" или ВТРГО, который затем был предложен в модульном варианте, известном как МВТРГО. (См. книгу А. Макхиджани и С. Салеска, Обманы атомной энергии (Новосибирск, 2000) на английском.)

Охлаждение в МРГТ осуществляется с помощью гелия, который является инертным газом. В качестве замедлителя используется графит (вместо воды, используемой в качестве замедлителя в большинстве существующих реакторах). Графит также применяется в реакторах чернобыльского типа (РБМК¹), в которых теплоносителем служит вода, и в британском усовершенствованном реакторе с газовым охлаждением, в котором теплоносителем служит углекислый газ. В некоторых реакторах с графитовыми замедлителями используется слабо обогащенное урановое топливо, в других - природный уран. Описание различных типов реакторов можно найти на сайте IEER

В США был построен один крупный МРГТ, мощностью 330 МВт - реактор Форт-Сент-Вреин в Колорадо. С коммерческой точки зрения это было провалом, и он был закрыт в 1989 г. Во время его эксплуатации постоянно возникали проблемы, и уровень вынужденных остановов составлял свыше 60 %. Коэффициент использования установленной мощности (КИУМ) за полный период времени эксплуатации составил только 14,5 %. Станции "базисной нагрузки", к числу которых относятся АЭС, обычно проектируются с КИУМ 75 % и более. В калькуляциях себестоимости, выполненных защитниками МРГТ, используется КИУМ 90 % (например, см. презентацию Энди Кадак).

Разработчики МРГТ утверждают, что они извлекли урок из предыдущего опыта. В МРГТ турбина приводится в движение разогретым гелием напрямую, снижая вероятность контакта графита с водой. Однако есть вторичный водный контур. Вода используется для охлаждения газа гелия до того, как он снова поступит в реактор. Использование воды будет ниже, чем в легководяном реакторе, поскольку проектная эффективность МРГТ - выше. Информацию о МРГТ можно найти на южно-африканском рекламном сайте.

В МРГТ будет использоваться двуокисное урановое топливо, покрытое карбидом кремния и пиролитическим углеродом. Топливо будет изготавливаться в виде крошечных частиц, наподобие мелких песчинок, называемых микросферами. В МРГТ этими топливными песчинками заполняется более крупный контейнер, 60 мм в диаметре. Эти топливные шарики постоянно проходят через реактор и смешиваются с шариками из графита, который используется в качестве замедлителя. В активной зоне реактора будет находиться 360 000 топливных шарика или гранул, каждый из которых содержит 11 000 микросфер топлива, что в сумме составляет около 4 миллионов микросфер на реактор мощностью 110 МВт. В соответствии с предложенной конструкцией будет шесть управляющих стержней и шарики-поглотители нейтронов. Каждый год из реактора будет выгружаться около одной трети всех гранул. Все эти данные относятся к конструкции, рассматриваемой Массачусетским технологическим институтом (МIT) и Национальной технической и экологической лабораторией Айдахо (INEEL).

Компания British Nuclear Fuels (BNFL), принадлежащая британскому правительству и другим корпоративным партнерам, а также Южно-африканская национальная энергетическая компания, ESKOM, находятся в процессе разработки МРГТ мощностью 110 МВт, который планируется построить в Южной Африке. Это будет демонстрационная электростанция, которая, как надеется консорциум, заложит основу для крупной экспортной промышленности. Такая станция будет иметь выходную мощность, равную одной десятой мощности широко распространенного сейчас легководяного реактора. Отсюда и следует название "модульный".

По-видимому, МРГТ является самой крупной попыткой ядерной индустрии продать новый, улучшенный реактор с "внутренне присущей безопасностью". Это - название с "внутренне присущим" заблуждением. Ни одного гражданского МРГТ фактически не было построено и запущено в строй. Небольшой немецкий пилотный реактор, по словам тех, кто продвигает МРГТ, проработал 21 год с КИУМ 70 % ( http://www.pbmr.co.za/2_about_the_pbmr/2_8background_to_the_pbmr.htm). Опыт с МРГТ -несомненно неоднозначный. С крупным МРГТ в США, Форт-Сент-Вреин, было связано довольно много проблем, и он был навсегда закрыт. МРГТ были предложены в 90-х годах как вариант реакторов, которые можно использовать для трансмутации отходов. (См. описание исследования по трансмутации IEER в ЭБ № 13, 2000).

Анализ вопросов безопасности при таком использовании реакторов МРГТ дается в исследовании по трансмутации, сделанном Национальным советом по научным исследованиям Национальной академии наук в 1996 г. Этот анализ к вопросам безопасности напрямую не применим, поскольку рабочие условия и топливо будут отличаться от тех, которые планируются в предлагаемом МРГТ. Однако следует отметить, что в исследовании сделан вывод, что "на этом этапе концептуального развития имеется мало информации о средствах безопасности РГТ [реактора с гранулированном топливом], его преобладающих факторах риска или его воздействии на окружающую среду." Далее в исследовании заявляется, что "не ясно, как активная зона [РГТ] будет реагировать на какое-либо событие, которое может прервать поток гелиевого теплоносителя"².

Процентное содержание компонентов, обозначенных как "связанные с системой безопасности" в предлагаемом МРГТ и таким образом подлежащих более строгим проверкам, будет всего 15-20 % по сравнению с 40-50 % в легководяных реакторах. Меньшее число проверок может удешевить работу станции, но это также может сделать ее более уязвимой к авариям. Авария на Три-Майл-Айленд началась с элемента, не "связанного с системой безопасности": случайно закрылся клапан в конденсатной системе. Это было тринадцатый раз за год, когда компонент, не связанный со средствами безопасности в этой системе, вызвал аварийную остановку реактора. Поскольку это был элемент, не "связанный с системой безопасности", проверка не была проведена. Если бы это был компонент системы безопасности, то проверка была бы.

Хотя в конструкции МРГТ предусмотрена возможность предотвращения аварий, связанных с расплавом активной зоны, тем не менее потеря теплоносителя может привести к серьезным радиологическим последствиям. В МРГТ будет находиться графит, который может возгореться, если в активную зону попадет воздух в результате потери гелиевого теполносителя. Кроме того, авария, связанная с потерей теплоносителя, при которой происходит нарушение в разделении между гелиевым и водяным контуром, вызывает риск возникновения реакции между паром и графитом, при которой образуются пожароопасные моноксид углерода и водород.

В общем, у реакторов МРГТ есть собственные "уязвимые места" в отношении безопасности, характерные только для этой конструкции, и их нельзя называть с "внутренне присущей безопасностью". Заметим, что защитники МРГТ все еще хотят, чтобы правительство предоставило гарантии для их реакторов в соответствии с законом США Прайса-Андерсона.

Если реактор построен без вторичной защитной оболочки, как предлагалось, это может привести к большим выбросам радиоактивности. Однако количество радиоактивности в активной зоне реактора на единицу выработанной энергии ниже, чем в других реакторных конструкциях, поскольку топливные гранулы постоянно выходят из реактора и помещаются в хранилище, а новые загружаются сверху. Это снижает запас короткоживущих радионуклидов, таких как ксенон-133 и иод-131, утечка которых может произойти в случае крупной аварии. Очень спорно, что модульный реактор мощностью 110 МВт можно сделать экономичным, если бы потребовалось наличие вторичной защитной оболочки, как это должно быть. Важно помнить, что вторичная защитная оболочка была единственным средством, которое предотвратило выброс большего количества радиоактивности при аварии на Три-Майл-Айленд, что сделало бы эту аварию более сопоставимой по масштабам с чернобыльской.

Степень защищенности реакторов МВТРГ при нападении террористов ниже, чем у легководяных реакторов. Неясно, будет ли эта незащищенность МВТРГ присуща и МРГТ, поскольку подробное описание конструкции отсутствует.

В МРГТ будет использоваться топливо, обогащенное до более высокого уровня по сравнению с топливом в современных энергетических реакторах. Назывались цифры от 8 до 20 %, причем в настоящее время предпочтительной является первая цифра. Хотя уран, обогащенный до 8 %, не может быть использован при изготовлении ядерного оружия, однако при изготовления урана оружейного класса из МРГТ потребовалось бы намного меньше усилий, чем при изготовлении из топлива легководяного реактора (обогащение менее 5 %).

Чтобы внести вклад в мировое электроснабжение, который бы значительно повлиял на снижение выбросов углекислого газа, в течение последующих 40 лет потребуется приблизительно около 20 000 МРГТ. Если отвести на развитие реакторов 10 лет (очень короткий отрезок времени, учитывая то, что ни один реактор еще не был построен), то выходит, что после этого в течение последующих 30 лет в строй должны вступать почти два реактора в день. Контроль за качеством такого количества реакторов и их регулирование будут практически невозможными. Более того, если бы спустя 10 или 20 лет после того, как началась бы фаза лихорадочного строительства, в МРГТ была бы обнаружена проектная проблема, то стало бы экономически недоступно исправить ее.

Производство топлива для 20 000 блоков составило бы около 25 триллионов микросфер в год. Ключевым вопросом для МРГТ было бы осуществление контроля за качеством при таком огромном производстве относительно нового топлива. В этом контексте стоит отметить, что одной из корпораций, несущих основную ответственность за МРГТ, является британская правительственная компания BNFL, признавшая, что по некоторой части смешанного плутонийоксидного-ураноксидного топлива (МОХ-топлива), посылавшегося ею в Японию, данные о контроле качества были сфальсифицированы.

Наконец, есть ряд вопросов, связанных с отходами МРГТ. Хотя МРГТ снизит объем отходов на единицу выработки электроэнергии, тем не менее будет нарабатываться огромное количество радиоактивных отходов, создавая знакомые проблемы: что делать с долгоживущими радиоактивными отходами. Более того, вопрос о взаимодействии топлива МРГТ, покрытого углеродом и карбидом кремния, со средой в постоянном хранилище детально не изучался.

Несмотря на огромное количество проблем, связанных с отходами, нарабатываемыми ныне действующими энергетическими реакторами, администрация Буша и ядерная индустрия, по-видимому, намерены содействовать новым заказам на реакторы без серьезных общественных обсуждений по поводу того, куда эти отходы будут помещаться. Хранилище Якка-Маунтин, даже если бы оно получило лицензию, по закону не может принимать более 70 000 т отработанного топлива, да и вряд ли оно смогло бы вместить новые огромные количества ядерных отходов.

IEER хотело бы поблагодарить Дэйва Лохбаума из Союза обеспокоенных ученых за просмотр черновика этой статьи и за множество сделанных ценных предложений. Однако за содержание этой статьи несет ответственность журнал. p>