Атом без страшилок: как работают новые АЭС и почему это безопасно

Атомная энергетика до сих пор окружена мифами и страхами: радиация, таинственные технологии, опасные аварии. Причем последний пункт действительно небезосновательный: аварии на Чернобыльской АЭС и на Фукусиме изменили мир и восприятие мирного атома на до и после. Но как обстоят дела сейчас? 

Чтобы развеять сомнения, «Росатом» пригласил экологов, журналистов и блогеров (включая нас) на закрытый строящийся объект и показал процесс изнутри.

Мы лично убедились в том, как всё устроено, проверили детали и проконсультировались со специалистами. Конечно, поездка была организована самим «Росатомом», но это не помешало задавать неудобные вопросы и вникать в технические нюансы.

Десятки кранов, тысячи тонн бетона, сотни инженеров – так выглядит стройплощадка будущей атомной электростанции «Аккую» в провинции Мерсин в Турции. Строит станцию «Росатом» по принципу build-own-operate (строй-владей-эксплуатируй), то есть за весь цикл станции отвечает Россия. 

Финальная версия «Аккую» будет состоять из четырёх энергоблоков с реакторами ВВЭР мощностью 1200 МВт каждый. После ввода в эксплуатацию станция будет вырабатывать 35 млрд кВт.ч в год. 

Фактически, это покроет 10% потребности в электроэнергии всей Турции, а за счёт замещения более «грязных» источников энергии сократит годовые выбросы парниковых газов на порядка 18 млн тонн в CO2-эквиваленте. 

Как новые реакторы защищены от аварий, аналогичных Чернобылю и Фукусиме: что пошло не так тогда и как это исправили сейчас? 

После Чернобыля и Фукусимы у многих людей остался страх перед атомной энергией. Но современные реакторы, такие как ВВЭР-1200, — это совершенно другой уровень безопасности. Давайте разберёмся, почему авария на таком реакторе практически невозможна.

Чернобыльская ошибка и как её исправили

Главная проблема Чернобыля была в самой конструкции реактора (РБМК) — он работал по принципу «чем горячее, тем мощнее». 

Нагрев атомного реактора происходит за счёт цепной реакции деления урана - быстрые нейтроны, вылетающие при распаде ядер, сталкиваются с другими атомами, поддерживая процесс. В штатном режиме на Чернобыльской АЭС эту реакцию контролировали поглощающие графитовые стержни и проточная вода, которая одновременно охлаждала активную зону и замедляла нейтроны.

Однако при перегреве реактора образовалось больше пара, который хуже замедлял нейтроны. Во время аварии критическую роль сыграл графитовый замедлитель - он продолжал поддерживать цепную реакцию даже при парообразовании - получился эффект гоночного двигателя, но без аварийного тормоза. В результате мощность реактора вышла из-под контроля, что привело к тепловому взрыву. 

Также у РБМК не было надёжной защитной оболочки, поэтому радиация сразу попала в атмосферу.

Современные реакторы ВВЭР-1200 устроены иначе — здесь работает принцип «чем горячее, тем слабее». Если температура растёт, цепная реакция автоматически замедляется. Всё дело в физике воды, которая служит замедлителем нейтронов: при перегреве она расширяется, становится менее плотной и хуже выполняет свою роль. В результате нейтроны не успевают достаточно замедлиться для поддержания реакции, и процесс затухает сам собой. Дополнительный контроль обеспечивает раствор борной кислоты, концентрация которой регулируется системой управления.

Сам реактор помещён в двойную герметичную оболочку: внутренний слой сделан из сверхпрочного железобетона (толщиной в 1,2 метра) и выдерживает даже землетрясение в 9 баллов, а внешняя оболочка страхует внутреннюю от цунами и ураганов. Между ними — «ловушка» для любых возможных утечек, поэтому даже при худшем сценарии радиация не выйдет за пределы защитного корпуса.

Фукусима: пропало электричество — пропало охлаждение

Главная уязвимость Фукусимы была в системе охлаждения. Когда цунами затопило дизельные генераторы, насосы охлаждения остановились. Без охлаждения реактор начал перегреваться, топливо расплавилось и повредило корпус. Проблема была в том, что японские реакторы не были готовы к такому сценарию — у них отсутствовали пассивные системы, способные работать без электричества.

На ВВЭР-1200 даже при полном отказе всех насосов и обесточивании вода продолжает циркулировать сама по себе за счёт естественных законов физики. 

Когда реактор нагревается, горячая вода поднимается вверх, а холодная опускается вниз, создавая непрерывный поток. Это называется естественной циркуляцией, и для неё не нужны насосы или внешнее питание.

Под самим реактором находится ловушка расплава — толстая «чаша», покрытая жаропрочным материалом. Даже если топливо расплавится, оно стечёт в эту ловушку и там остынет.

Атомные станции — неожиданные заповедники

По иронии, одна из самых масштабных строек в мире – АЭС «Аккую» превратилась в урочище косуль, козлов, кабанов и других диких животных, а в прибрежных водах плавают редчайшие тюлени-монахи и черепахи каретта. Причина проста – строжайший запрет на охоту. Животные быстро смекнули, что лучше порой громко, но зато в безопасности и расхаживают относительно недалеко от строящихся объектов АЭС. 

Параллельно «Росатом» постоянно замеряет химические и радиационные показатели воздуха, почв, поверхностных и подземных вод, показатели в донных отложениях, растениях, животных, местной сельскохозяйственной продукции и питьевой воды в соответствии с обязательствами, утвержденными в Отчёте о воздействии на окружающую среду (ОВОС).

По факту из-за очень жестких международных требований близость к атомной станции для природы – это бесконечный безвозмездный чек-ап. В случае с «Аккую» на ближайшие 60 лет точно, а то и с продлением еще на 20 лет – именно такие сроки эксплуатации заложены в проекте. 

После завершения работы станции территорию обещают вернуть к исходному виду. С этой целью до начала строительства были картографированы все деревья и кустарники. Такая стратегия называется принцип «зелёной лужайки». 

Социальный эффект

Атомная станция обычно – это как город в городе: она тянет за собой дороги, бизнес, образование, а соответственно и качество жизни.

За время строительства «Аккую» в районе размещения уже построено почти 50 км автомобильных дорог, включая новые развязки и даже путепровод на трассе «Мерсин-Анталья» совсем рядом с площадкой АЭС.

Параллельно растёт жилая застройка: открываются гостиницы, торговые центры и социальные объекты: от школ до спортивных комплексов с бассейнами.

На сегодняшний день в строительстве непосредственно самой АЭС задействованы около 400 компаний – как российских, так и турецких. 

Для будущей эксплуатации станции идёт активная подготовка кадров, а также строят специальный город атомщиков с полной инфраструктурой, в котором будут жить работники станции и их семьи. 

На территории самой «Аккую» уже сейчас есть учебный центр с тренажером, который полностью повторяет блочный пункт управления реальной станции.  Обучение также идёт максимально приближенное к реальности – каждая «смена» у такого тренажёра 8 часов. Команда в центре международная – здесь вместе учатся и работают молодые инженеры из России, Турции, Казахстана и других стран. 

А что происходит с атомной энергетикой в самой России? 

Вот так выглядит Генеральная схема размещения объектов электроэнергетики до 2042 года:

Согласно проекту, в ближайшие 18 лет в России должны появиться 11 больших и малых атомных электростанций. В их число входят станции замещения Курской, Кольской и Ленинградской АЭС, а также энергокомплекс IV поколения с реактором БРЕСТ-ОД-300. Вот здесь можно посмотреть подробно. 

Фактически, если всё пойдет по плану, к 2042 году почти четверть всей электроэнергии в стране будет вырабатываться на АЭС — это 24% чистой, безопасной и стабильной энергии. 

Но как показал опыт «Аккую» – это не просто цифры. За ними новые города, инфраструктура, технологии и тысячи высококвалифицированных рабочих мест. Уже сейчас идёт проработка Южной и Сибирской АЭС, строится Ленинградская ГАЭС для балансировки энергосистемы, а инвестиции в отрасль превысят 13 трлн рублей.