Перспективи розвитку ядерної енергетики України в аспекті національної безпеки

ШЕВЦОВ А.І., ДОРОШКЕВИЧ А.З. 

Розвиток паливно-енергетичного комплексу України припадає на складний період у житті країни. Економічна криза змушує обмежуватися завданнями сьогоднішнього дня, але необхідно враховувати довгострокові тенденції галузі з тим, щоб у перспективі гарантувати надійне енергозабезпечення країни, що стане запорукою її національної безпеки.

За таких умов особливої ваги набуває визначення перспектив розвитку ядерної складової паливно-енергетичного комплексу. В Україні, як і в усьому світі, ставлення до ядерної енергетики можна охарактеризувати двома полярними точками зору – «використанню ядерної енергетики немає виправдання» і «ядерній енергетиці в майбутньому немає альтернативи» [9].

Наявність таких протилежних точок зору зрозуміла і об’єктивно зумовлена. З одного боку – розуміння того, що об’єкти ядерної енергетики потенційно є радіаційно небезпечними, отже не виключена ймовірність виникнення катастроф типу Чорнобильської; існують технологічні зв’язки між ядерною енергетикою і атомною зброєю. З іншого боку – переконаність у тому, що прийняті після Чорнобильської катастрофи заходи для підвищення безпеки АЕС усувають можливість виникнення значних аварій, існуючі міжнародні гарантії виключають використання «мирного» атома у військових цілях; за умови безаварійної роботи АЕС ядерна енергетика є «найчистішим» джерелом енергії порівняно з джерелами на природному паливі, які вважаються основними забруднювачами атмосфери і навколишнього середовища.

Слід зазначити, що у засобах масової інформації та популярній літературі найдокладніше обговорюються негативні риси ядерної енергетики (деяких авторів навіть звинувачують у пропаганді радіофобії) і менше уваги приділяється обговоренню її переваг.

Реалії ж сьогодні такі: у сумарному світовому обсязі виробництва електроенергії частка ядерної енергетики складає 17% (джерела на природному паливі дають 63% енергії, гідроенергетика – 19%, нетрадиційні джерела – лише 1%), при цьому в окремих індустріальних країнах ця частка є основною (Франція – 78%, Бельгія – 60%, Швейцарія – 40,6%).

В Україні частка атомної електроенергетики в загальному енергетичному балансі країни щороку зростає. У 1997 р. вона склала 44,9%, і це при тому, що сумарна встановлена потужність атомних електростанцій країни становить тільки 26%. В умовах економічної кризи в країні не вистачає природного палива, немає коштів на модернізацію устаткування теплових і гідроелектростанцій, а також на розвиток нетрадиційних джерел одержання енергії. Отже, ядерна енергетика є надійним джерелом енергозабезпечення і сприяє підвищенню енергетичної безпеки України.

Енергетична безпека – це «своєчасне, повне і безперебійне забезпечення якісним паливом і енергією матеріального виробництва, невиробничої сфери, населення, комунально-побутових, інших споживачів, запобігання негативного впливу на навколишнє середовище» [5]. Вона є невід’ємною складовою економічної й національної безпеки, тому процеси, що відбуваються у сфері ядерної енергетики, безпосередньо впливають на забезпечення захисту пріоритетних національних інтересів України, зокрема на:

· створення екологічно та технологічно безпечних умов життєдіяльності;

· створення самодостатньої соціально-орієнтованої ринкової економіки;

· збереження і підвищення науково-технологічного потенціалу;

· досягнення національної злагоди, політичної й соціальної стабільності в суспільстві.

Усе це необхідно враховувати при визначенні перспектив розвитку ядерної енергетики країни поряд із такими традиційними аспектами, як світові тенденції щодо перспектив енергозабезпечення, досягнення в галузі науки і ядерних технологій, можливості використання альтернативних джерел енергії і таке інше. Основними критеріями мають стати економічність і безпека.

Світове співтовариство визнає сьогоднішню модель розвитку суспільства нестабільною і висловлює занепокоєння зростаючим забрудненням навколишнього природного середовища, у тому числі й зростанням парникового ефекту. При цьому значна увага приділяється пошуку стійкої моделі розвитку, найважливішим елементом якої була б наявність достатньої для задоволення його потреб і доступної за вартістю енергії. На практиці мають використовуватися такі види енергопостачання, які щонайкраще забезпечували б розвиток і якість життя при одночасному зведенні до мінімуму негативного впливу на здоров’я людини і навколишнє природне середовище.

Основними забруднювачами сьогодні вважаються джерела енергії на природному паливі, а найчистішими – поновлювані джерела, що використовують енергію вітру, сонця, біомаси, а також геотермальну енергію.

Такі чинники, як індустріалізація, розвиток економіки і прогнозоване подвоєння населення планети у ХХI ст. зумовлюють значне збільшення споживання енергії у майбутньому. За прогнозами Світової енергетичної ради, попит на енергію упродовж наступних 25 років збільшиться на 50-75%. Частка поновлюваних джерел за цей час може зрости приблизно у 2 рази (тобто становитиме близько 2%), частка гідроенергетики практично не зміниться.

Таким чином, Світове співтовариство на найближчу перспективу має обмежене число альтернатив енергозабезпечення, а саме – джерелам на природному паливі та ядерній енергії.

Дослідження енергетичних ланцюжків на природному і ядерному паливах показують, що всі вони створюють серйозні, тільки їм властиві, проблеми, і жодне з цих джерел не виключає ризику.

Проте багатьма дослідженнями підтверджено, що з еколого-економічної точки зору за нормальних умов експлуатації ядерна енергетика порівняно з тепловою на природному паливі значно зменшує:

· кількість шкідливих викидів в атмосферу (у першу чергу кислотних);

· радіаційний вплив на населення і навколишнє природне середовище;

· кількість вироблених відходів;

· розмір площі відчужених земель.

Існують різноманітні кількісні оцінки наведених окремих параметрів [1, 3, 10]. Кількісні порівняльні характеристики енергетичних ланцюжків за узагальненим критерієм поки що відсутні у зв’язку зі складністю проблеми.

Однак основним у порівнянні теплової та ядерної енергетики залишається можливість виникнення аварій з важкими наслідками. Щодо цього фахівці дають обережні оцінки: «Показники ризиків для здоров’я людей від важких аварій АЕС і ТЕС на два порядки менші за показники ризику від виробництва енергії на ГЕС» (Міжнародний симпозіум експертів з енергетики у Фінляндії, 1991 р.).

Але навіть при рівному інтегральному розмірі ризиків аварій у тепловій і атомній енергетиці збитки від них мають якісну відмінність у часі: у першому випадку – це аварії регіонального характеру, що трапляються постійно, у другому – аварії, що відбуваються рідко і мають катастрофічні наслідки транснаціонального характеру (аварія на Три Майл Айленді у 1976 р., Чорнобильська аварія у 1986 р.).

Тому зусилля Світового співтовариства спрямовані на те, щоб максимально використовувати переваги атомної енергії в нормальних умовах і виключити ризики виникнення аварійних ситуацій.

При використанні об’єктів ядерної енергетики виникають такі ризики:

· можливість технічних несправностей;

· помилки оператора;

· використання «мирного атома» з військовою метою (виготовлення ядерних зарядів);

· ставлення до ядерних об’єктів як до об’єктів нападу в терористичних актах або військових конфліктах.

Слід зазначити, що розмір цих ризиків значною мірою залежить від політичної ситуації в країні. Будь-які соціальні конфлікти, політична нестабільність зменшують ядерну, а отже, й національну безпеку країни, на території якої перебувають ядерні об’єкти, нехай навіть мирного, невоєнного призначення.

Усвідомлюючи необхідність звести до мінімуму ймовірність ризиків у ядерній енергетиці, Світове співтовариство постійно впроваджує нові заходи і гарантії по підвищенню безпеки в усіх її ланках: від видобутку уранових руд, їхньої переробки до експлуатації АЕС, транспортування і збереження ядерних матеріалів. Уся ця діяльність здійснюється під керівництвом Міжнародного агентства по атомній енергії (МАГАТЕ), що перебуває під егідою ООН.

Міжнародна система гарантій вміщує:

· правові акти – міжнародні конвенції, договори і таке інше;

· місії на об’єктах з контролю експлуатаційної безпеки, радіаційного захисту, оцінки безпеки подій;

· розробку і впровадження технічних заходів безпеки, підвищення кваліфікації персоналу;

· міжнародні договори щодо заборони військових дій поблизу і на об’єктах ядерної енергетики.

Для одних країн така система гарантій є переконливою і вони своє майбутнє пов’язують із розвитком ядерної енергетики. Це стосується в основному азіатських країн, таких, як Японія, Південна Корея, Індія, Тайвань та інші. Більшість країн Європи і Північної Америки виявляють стриманість щодо нарощування ядерної енергетики внаслідок різних причин. Наприклад, Франція – через те, що її складова в енергетичному забезпеченні країни і так становить 78%, Німеччина – тому, що позиції «зелених» у країні досить міцні. З європейських країн нарощувати ядерні потужності планує Фінляндія і країни Східної Європи. За прогнозами Світової енергетичної ради, виробництво електроенергії на АЕС у світі до 2020 р. збільшиться у 2 рази.

Слід зазначити, що Україна активно співробітничає з МАГАТЕ та іншими міжнародними організаціями у питаннях забезпечення ядерної безпеки. Вона приєдналася до таких основних актів, як Віденська конвенція про цивільну відповідальність за ядерний збиток, Конвенція про оперативне оповіщення на випадок аварії або аварійних ситуацій, Конвенція про фізичний захист ядерних матеріалів, Конвенція про допомогу на випадок аварій або аварійних ситуацій і таке інше.

Україна також активно сприяє міжнародно-правовому режиму нерозповсюдження ядерної зброї. У 1994 р. вона, як без’ядерна держава, приєдналася до Договору про нерозповсюдження ядерної зброї, а згодом виступила співавтором рішення про його безстрокове продовження.

Україна пов’язує майбутнє своєї енергетики, поряд з інтенсивним упровадженням енергозбереження, передовими технологіями з використання природних енергоносіїв, також і з розвитком ядерної галузі, що відображено у Національній енергетичній програмі до 2010 р. та інших документах. Підстава цьому – реально сформовані умови за можливим вибором альтернатив надійного енергозбереження, а також досягнення світової ядерної науки і техніки.

Однак деякі фахівці дотримуються думки академіка НАН України В. Шестопалова і вважають, що ядерну енергетику можна розглядати як вимушене тимчасове тактичне рішення для України, Японії, Франції, і на ній не слід стратегічно базувати своє майбутнє, оскільки вона все ж таки залишається потенційно небезпечною [4].

Незважаючи на різницю думок, найближча перспектива розвитку української ядерної енергетики пов’язується з використанням і удосконаленням технологій і устаткування, що вже опрацьовані. Практична реалізація цього напряму передбачає три етапи [2, 8]:

1. Добудувати і ввести в експлуатацію енергоблоки високого ступеня готовності (2-й блок ХАЕС і 4-й блок РАЕС) до 2000 р.

2. Спорудити і ввести в експлуатацію енергоблоки, по яких розроблено проекти і розпочато будівництво (3-й і 4-й блоки ХАЕС), починаючи з 2000 р.

3. Замінити енергоблоки, термін експлуатації яких закінчується, на нові з 2011 р. по 2027 р. (два блоки ВВЕР-440 і дванадцять блоків ВВЕР-1000 за умови, що ЧАЕС буде закрита достроково і терміни експлуатації блоків не зростуть).

Відносно перших двох етапів будь-яка альтернатива відсутня. А щодо долі третього етапу, то робити однозначні висновки, на думку авторів, поки що передчасно.

Розглядаються такі можливі варіанти нових блоків: російський удосконалений варіант реактора ВВЕР, європейський удосконалений реактор PWR, канадський удосконалений реактор CANDU тощо.

При цьому слід зазначити, що всі типи удосконалених реакторів, як і решта діючих сьогодні, є критичними, тобто присутня в активній зоні реактора маса урану-235 перевищує кількість, необхідну для розвитку ланцюгової реакції. Безпека АЕС підтримується завдяки управлінню процесом поділу ядер урану-235. Тому заходи, спрямовані сьогодні на підвищення безпеки АЕС, передбачають, у першу чергу, зведення до мінімуму ймовірності помилок оператора і зменшення їх можливих наслідків за рахунок застосування багатобар’єрної системи пасивного захисту.

Більш віддалену перспективу атомної енергетики фахівці пов’язують з підйомом нової «ядерної хвилі», що, за їхніми прогнозами, має відбутися в другій половині ХХI ст. Передбачається, що на той час будуть уведені нові технології перетворення ядерної енергії в електричну, за яких ядерна і радіаційна безпека досягатиметься не захисними бар’єрами, а фізикою процесів, без виробництва високоактивних продуктів розпаду [11].

Однак розвиток ядерної науки і техніки відбувається швидше, ніж передбачалося. Науковці припускають, що енергетичні ядерні реактори на базі такого роду технологій з’являться набагато раніше, а це призведе до революційних рішень уже на третьому етапі розвитку атомної енергетики України.

Зокрема, такого роду технології на лабораторному рівні вже є в Росії і США. Це підтвердив заступник генерального директора МАГАТЕ В. Мурогов [7]. Йдеться про технології, які не лише передбачають багаторазове зменшення обсягів радіоактивних відходів, але й виключають одержання плутонію, що особливо приваблює МАГАТЕ з позицій зміцнення режиму нерозповсюдження ядерної зброї.

Як перший етап переходу на якісно новий рівень у ядерній енергетиці можна розглядати використання електроядерних установок. Мінатом Росії виступив з ідеєю міжнародного проекту розробки реактора нового покоління – реактора природної безпеки. Передбачається використання електроядерної установки, у якої активна зона – докритична, тобто розвиток ланцюгової реакції в ній принципово неможливий. Джерелом нейтронів у такій установці слугує прискорювач. Донедавна виготовлення потужного прискорювача коштувало надто дорого і тому було невигідним. Сьогодні, з появою потужних магнітів на основі матеріалів, які є надпровідними, будівництво прискорювача набагато спрощується і дешевшає. У зв’язку з цим вартість реактора природної безпеки наближається до вартості існуючих реакторів.

У Мінатомі Росії підготовлено Програму по створенню електроядерних систем для промислової енергетики. Першим етапом цієї програми передбачається створення діючого прототипу електроядерного реактора (теплова потужність його складатиме 100-200 МВт, що на порядок менше, ніж у майбутньої промислової установки). Завдання прототипу полягає в тому, щоб пересвідчитись у правильності закладених проектних і конструкторських рішень. Відповідно до Програми створення прототипу знадобиться майже сім років. Створення промислової установки триватиме ще 10 років. Таким чином, орієнтовно до 2020 р. Росія матиме реактор природної безпеки.

Росія запрошує для участі у цьому проекті такі країни, як Китай, Індія, Іран, Франція, Німеччина, Україна [6].

Наступний якісний стрибок у розвитку світової ядерної енергетики очікується в 30-х роках наступного століття і пов’язаний з плановим уведенням в експлуатацію реактора термоядерного синтезу. Створення такого реактора ведеться в рамках міжнародного проекту «ІТЕР», у якому беруть участь усі країни великої сімки.

Враховуючи важливість цієї проблеми, Україні необхідно докласти чимало зусиль, щоб також узяти участь у розробці проектів реакторів природної безпеки. Це дасть можливість вітчизняній атомній науці вийти на передові рубежі, вчасно реорганізувати і підготувати експериментальні й виробничі потужності країни до створення реакторів нового покоління. Тим самим українська ядерна енергетика вже в 20-х роках наступного століття зможе перейти на якісно новий рівень безпеки, за якого виключається можливість розвитку ланцюгової реакції в енергетичних реакторах. Ядерна енергетика нового покоління матиме переконливі переваги над іншими альтернативними напрямками.

Одночасно необхідно активніше включитися в процес розробки технологій продовження термінів діючих реакторів на 10 і більше років. У світі та в Україні такі роботи вже ведуться. Як можливі пропонуються варіанти теплового опресування корпуса реактора, використання газотурбінної надбудови для зняття з реактора частини навантаження та інше.

В Росії розробляються концепції продовження терміну експлуатації енергоблоків АЕС, нормативні документи, методики оцінки залишкового ресурсу устаткування, програми підготовки конкретних енергоблоків до продовження термінів їхньої служби. Слід зазначити, що у зв’язку з існуючими в країні економічними труднощами, ці роботи провадяться повільними темпами.

Україна також має у своєму розпорядженні достатній науково-технічний потенціал для розробки і практичної реалізації таких технологій. В Інституті проблем міцності (м. Київ) і Науково-дослідному інституті технології машинобудування (м. Дніпропетровськ) кілька років тривають роботи з розробки методики та створення комплексу устаткування для теплової обробки корпусів ядерних реакторів з метою продовження термінів їхньої експлуатації. Відсутність стабільного фінансування не дозволяє вести цю роботу на належному рівні й призводить до втрати передових позицій української науки на цьому важливому напрямі. Без державної підтримки в цьому питанні не обійтися.

Успішне розв’язання двох розглянутих вище проблем – створення найближчими десятиліттями реактора природної безпеки і продовження термінів експлуатації діючих реакторів дасть можливість українській ядерній енергетиці вилучити з експлуатації реактори типу ВВЕР, PWR та інші, тобто минути третій етап. І вже в 20-х роках майбутнього сторіччя вийти на якісно новий рівень, остаточно перейти до використання реакторів природної безпеки.

У зв’язку з цим першочерговим завданням для атомного комплексу є не вдосконалення ядерного реактора, як це вважалося, у найближчій перспективі, а вироблення технології продовження термінів діючих реакторів. Крім того, необхідно своєчасно залучити українських фахівців до розробки реакторів природної безпеки.

Прийняття такого стратегічного курсу у вітчизняній атомній енергетиці дасть країні чималі економічні вигоди й одночасно забезпечить якнайшвидший вихід на якісно новий рівень її безпеки.

Такий стратегічний курс враховує передові напрями розвитку атомної енергетики у світовій практиці, фактичний стан енергетичної галузі і відповідає інтересам забезпечення національної безпеки України.

1. Бродер Д.Л. и др. Проблемы радиационной безопасности на предприятиях топливно-энергетического комплекса России // Пром. энергетика. – 1994. – № 12.

2. Державна програма розвитку ядерної енергетики України на період до 2010 року (проект). КМ, вих. № 37-3454/4, 1997.

3. Энергетика и экология // Бюллетень МАГАТЭ. – 1997. – Т. 39. – № 2.

4. Ковалко М.П., Денисюк С.П. Енергетична безпека – складова національної безпеки України. – К.: УЕЗ, 1997.

5. Концепція діяльності органів виконавчої влади у забезпеченні енергетичної безпеки України. Затверджена Постановою КМ № 48 від 19.01.98.

6. Маменко А. Минатом России выступает за создание реактора естественной безопасности // Энергобизнес. – 1998. – № 36.

7. Мурогов В. Назрела необходимость создать международный фонд ядерного разоружения // Ядерный контроль. – М: ПИР-Центр, 1998. – № 5.

8. Прудка Н. Атомная энергетика ожидает решений в пользу своего развития // Энергобизнес. – 1998. – № 41.

9. Состояние мировой ядерной энергетики // Бюллетень МАГАТЭ. – 1997. – Т. 39. – № 1.

10. Трофименко А. П. Сравнительный анализ экологического воздействия атомных и тепловых станций // Тез. Докл. Междунар. конф. «Безопасность и защита АЭС» (Одесса, 8-12 сент. 1997 г.). – Одесса: Укр. ядер. о-во, 1997.

11. Шадырко С.К. Философия атомной энергетики // Обществ. науки и современность. – 1998. – № 2.