Киев готовит "Чернобыль" для Крыма

Украина активно экспериментирует с видами топлива для АЭС — в бассейнах рек, впадающих в Черное море

Среди разных "зависимостей" от России, от которых стремится избавиться действующее украинское руководство, исторически сложившееся партнерство в сфере атомной энергетики занимает особое место.

Фото: Сергей Коньков / ТАСС

В советское время на Украине было построено 4 атомных электростанции с 15 энергоблоками, одна из которых, Запорожская АЭС с 6 энергоблоками общей установленной мощностью 6 гигаватт, является крупнейшей в Европе. Все АЭС оснащены водо-водяными реакторами типа ВВЭР-1000 или ВВЭР-440, единого для атомной энергетики всего советского пространства типа.

До 2011 года все ядерное топливо для АЭС Украины поставлялось из России компанией ТВЭЛ. В 2008 году Украина взяла курс на "диверсификацию" поставок топлива, заключив с американской компанией Westinghouse Electric Company контракт на поставку не менее 630 тепловыделяющих сборок (ТВС) в течение 2011–2015 годов для поэтапной замены российского топлива на минимум 3-х энергоблоках с ВВЭР-1000. Первые поставки ТВС Westinghouse на Украину пришлись на 2011 и 2012 год.

Специалисты в области атомной энергетики забили тревогу сразу же - состоящие из ТВЭЛов (тепловыделяющий элемент) ТВС не являются универсальными, соответствуют конкретному реактору и малопригодны в реакторах других типов.

Результаты не заставили себя долго ждать - уже в апреле 2012 года на 3-м энергоблоке Южно-Украинской АЭС, эксплуатировавшемся в опытно-промышленном режиме на топливе компании Westinghouse, произошли поломки, и использование ТВС этой компании было приостановлено "из-за непригодности их конструкции".

Тем не менее Киев сдаваться не намерен, и 16 июня была начата загрузка топлива американской компании Westinghouse в реактор 5-го энергоблока Запорожской АЭС.

Не просто кусок урана

Несмотря на кажущуюся простоту этого элемента системы, ТВС весьма плохо поддается замещению и даже копированию. Полностью подтвердить или опровергнуть пригодность аналога к использованию в реакторах "чужого" типа можно лишь путем пробной эксплуатации, которая может обойтись весьма дорого. Чистые финансовые потери украинского национального оператора "Энергоатом" от поломки в 2012 году составили до 200 млн долларов.

Учитывая то, что ТВЭЛы и ТВС подвергаются всем видам физического воздействия одновременно - температура, напряжения конструкции, радиация, коррозия, вибрация, взаимодействие различных материалов и т.д. - это должна быть исключительно стабильная и предсказуемая система, генерирующая столь же предсказуемый тепловой поток, являющийся результатом прогнозируемого деления атомов и уровня нейтронного облучения.

Наукоемкость создания и эксплуатации ТВЭЛа смело можно сравнивать с запуском ракеты на Луну. Простой пример: одним из многочисленных факторов, влияющих на поток нейтронов и тепла, является уровень коррозии ТВЭЛа, приводящей к истончению одних участков и утолщению, за счет отложения продуктов коррозии, других, что порождает вторичные изменения в работе элемента. Причем коррозия происходит под воздействием как теплоносителя-воды, так и самого ядерного топлива.

Скорость коррозии - различна в зависимости от температуры и других специфических условий, вроде уровня вибрации сборки при работе реактора, количества кислорода, водорода и других элементов в теплоносителе и многого другого.

Соответственно, даже форма ТВЭЛа является результатом огромного количества расчетов и экспериментов, свидетельствующих о том, что именно такая площадь такой формы обеспечит максимальную равномерность и предсказуемость теплового потока.

Желающим предложить аналог какого-нибудь ТВЭЛа придется либо затратить многие годы на копирование имеющегося образца - не только геометрических размеров, но и его химического состава, необходимого легирования материалов и т.д. - либо сделать нечто внешне похожее. И уповать, что расхождения толщины стенок в доли миллиметра не приведут к тепловому искривлению ТВЭЛа, а его неидеальное соответствие другим параметрам не приведет к преждевременному выгоранию топлива. Или, наоборот, к чрезмерно пассивной работе.

Насколько можно судить по достаточно скупым комментариям украинской стороны, именно тепловая деформация становится главной проблемой "чужих" ТВЭЛов в советско-российских реакторах. Проще говоря, от непривычных зон нагрева ТВЭЛ искривляется.

Также существует проблема с мониторингом параметров в активной зоне реактора - внедрение нового топлива предполагает модификацию системы внутриреакторного контроля, а фактически - выстраивания ее заново.

Худшего исключать нельзя

В целом ядерный реактор представляет собой достаточно надежную с точки зрения безопасности систему, оснащенную многими уровнями защиты от нештатных ситуаций. Однако примеры Чернобыля и Фукусимы наглядно демонстрируют, что теоретические оценки рисков не всегда соответствуют реальности.

Южно-Украинская и Запорожская атомные электростанции находятся от российских рубежей в 260 и 160 километрах соответственно, и с активизацией попыток добиться освобождения от "естественной монополии" компании ТВЭЛ на поставку топлива реакторам системы ВВЭР срабатывания аварийной защиты на этих АЭС стали, можно сказать, рутиной. Поскольку счет инцидентов идет на десятки.

Только за последние месяцы, 18 мая сработала защита на 4-м энергоблоке ЮУАЭС. До этого он отключался 2 мая, а к 10-му числу его вроде бы восстановили. 25 мая был выведен из эксплуатации для ремонта 5-й энергоблок.

В апреле на 3-м энергоблоке производился ремонт воздушного выключателя на открытом распределительном устройстве, в ноябре 2015 защита отключила 6-й энергоблок, а подрыв украино-татарскими экстремистами опор линий электропередач, ведущих в Крым, привел к значительному переизбытку мощности АЭС.

Об этом на экстренном брифинге сообщил первый заместитель директора "Укрэнерго" Юрий Касич. "Все эти события привели к необходимости аварийной разгрузки атомных электростанций Украины на 500 МВт. Это Запорожская АЭС и Южно-Украинская. Хочу отметить, что такие аварийные разгрузки АЭС - это очень опасно", - резонно добавил он.

20 мая на брифинге в украинском парламенте глава Минэнерго Украины Игорь Насалик посетовал на "чрезмерно частые" поломки на АЭС Украины. "Даже сейчас произошла остановка на Южно-Украинской, буквально 30 минут назад", - заявил он.

Кроме того, гарантийный срок работы реактора типа ВВЭР составляет 30 лет. На 12 из 15 украинских энергоблоках, строившихся преимущественно в 80-х, этот срок либо уже истек, либо подойдет к концу в 2019 году.

Что не останавливает украинскую сторону. В силу очевидных экономических трудностей в украинском Минэнерго в последнее время звучит вовсе инновационная идея - регулировать активность работы реакторов постоянно, сообразно пикам потребления энергии населением и производствами.

Тут стоит напомнить, что попытка маневрировать реактором как раз и была предпринята в Чернобыле. С ядерным реактором в полной мере актуальна поговорка "Работает - не трогай", и маневры с ним возможны с невероятными мерами предосторожности и не чаще раза в год.

В марте этого года директор энергетических программ Центра мировой экономики и международных отношений Валентин Землянский в интервью украинскому порталу fdlx.com посоветовал "бежать из страны", если решение маневрировать энергоблоками все-таки будет принято.

С политической точки зрения безопасность атомной энергетики Украины является заботой ее властей и МАГАТЭ. С практической - две самые проблемные АЭС Украины, являющиеся полигоном для экспериментов с топливом на реакторах, выработавших свой ресурс или близких к этому, находятся на берегах рек Днепр и Южный Буг, впадающих в акваторию Черного моря. В непосредственной близости к Крыму.

Остается лишь надеяться, что построенные до украинской независимости реакторы окажутся достаточно прочными для экспериментов наших дней.