Рубікон енергетичної незалежності

У вересні 2009 року ухвалена Державна економічна цільова програма «Ядерне паливо України», мета якої — розвиток уранового й цирконієвого виробництв і створення потужностей із виробництва ядерного палива та його елементів для забезпечення стабільної роботи атомних реакторів. Про те, чи сприятиме заявлена програма виконанню важливих завдань, які стоять перед атомною енергетикою країни, і що треба зробити для їх розв’язання, розповідає керівник сектора урану та освоєння підземних просторів Академії гірничих наук України Петро Швидько.

— Петре Васильовичу, наскільки ефективною, на ваш погляд, може стати реалізація програми? Чи відповідає зміст документа українським «ядерним» реаліям?

— Критерій будь-якої програми — її реальність та ефективність (іншими словами, реалізація інтересів держави у визначений термін і за мінімальних витрат). За двома попередніми держпрограмами ЯПЦ освоєно 1,5 млрд грн за 15 років. Результативності —  ніякої. В останній програмі не проаналізовані причини втрати найважливіших українських елементів замкненого ядерно-паливного циклу відкритого типу. Тому, на мій погляд, вона регресивна стосовно двох попередніх. До того ж не прописане джерело та механізми фінансування.

Завдання в документі поставлені таким чином, щоб залишити залежність від імпорту  всіх до одного компонентів ядерного палива. Передбачається випуск тільки концентрату природного урану у вигляді закису-окису — U3O8 (продукти збагачення з невисоким ступенем очищення від декількох технологічних отрут), причому в обсягах, які лише на 60% задовольняють потреби наших АЕС. Попередні програми ЯПЦ передбачали одержання більш високоякісної продукції — гекса­фториду урану (UF6 ).

Приріст випуску урану в новій програмі планується забезпечити за рахунок переробки відвальних порід. Із цілковитою відповідальністю стверджую: переробка териконів навколо Кіровограда й смт Смоліного, де урану менше 0,03%, ніколи не буде рентабельною (вона може бути корисною тільки під час ліквідації териконів на денній поверхні).

Дорогий видобуток уранових руд шахтним способом із закладкою виробленого простору, яка тужавіє, та сучасною комплексною механізацією вимагає залучення приватних (у тому числі іноземних) інвестицій — у бюджеті для цього недостатньо коштів. Будівництво нового гідрометалургійного заводу (ГМЗ) на проммайданчику Новокостянтинівського рудника програмою не передбачається. При цьому залізничне перевезення (220 км, 25 км із яких необхідно будувати) руди на ДП «СхідГЗК» просто неможливе — тверді відходи після вилучення урану (99% від вихідної руди) зберігати там буде ніде.

— Ви згадали «будову століття» — Новокостянтинівський рудник…

— Він дійсно є стратегічно важливим для України об’єктом, пуск якого на 100% забезпечив би потреби країни в природному урані (за видобутку 2,5 млн т руди на рік). Однак будівництво віддане на відкуп різним «фахівцям», які завели підприємство в глухий кут. У кризовий час держава виділила на Новокостянтинівку колосальні кошти, але ДП «Дирекція» (замовник будівництва) не зуміло освоїти 65,5 млн грн в 2008 році й більше 500 млн — у 2009-му. Кошти були вилучені з Кіровоградської скарбниці…

Стверджую, що ухвалені в ТЕО відпрацювання Новокостянтинівського родовища (рішення 50-літньої давнини) не мають права на життя на сучасному гірничому підприємстві. Назву лише деякі з них. Високі очисні камери (120—180 м) при жильному й навіть не круто­спадному заляганні руди призведуть до позамежного збіднення рудної маси. Електровозне відкочування в ортах і штреках із вагонетками 4 м3, фізично й морально застарілий дробильно-бункерний комплекс (ДБК), що вимагає в десятки разів завищених обсягів будівельно-монтажних робіт у порівнянні із сучасними рішеннями. Нарешті, хвостосховище ГМЗ на 500 га (і це на чорноземах Кіровоградщини!)

— У чому, на вашу думку, вихід?

— Альтернатива й доповнення до дорогого шахтного видобутку рудних запасів із вмістом урану ≤0,1% мас. — свердловинне підземне вилуговування (СПВ) урану. Воно застосовне на родовищах пісковикового типу із вмістом урану ≥0,007% мас. (їх розвідано в нашій країні 14).

Україна першою в СРСР застосувала цей дешевий метод видобутку в 1964—1983 роках. Перша спроба, щоправда, була невдалою… Загальні запаси урану на цих пісковикових родовищах становлять більше 50 тис. т, чого досить на 20 років, протягом яких можна спокійно добудувати Новокостянтинівський рудник. Капзатрати на видобуток 1 т урану методом СПВ на руднику продуктивністю близько 2 тис. т на рік будуть удвічі менше, а собівартість урану у вигляді «жовтого кеку» не перевищить, за нашими розрахунками, 40 доларів за 1 кг. Переробку «жовтого кеку» урану до U3O8 і навіть до UF6 можна буде організувати в Жовтих Водах або Дніпродзержинську. Модуль для випуску урану методом СПВ на 1000 т «жовтого кеку» на рік може коштувати до $30 млн, прибуток же становитиме понад $60 млн.

Потужності ДП «СхідГЗК» по ГМЗ завантажені лише на 50% і могли б переро­­б­­ляти до 1800 т «жовтого кеку» без істотних і капітальних витрат (тим більше, що при цьому навантаження на хвостосховище уранових відходів збільшиться незначно).

Наявність запасів урану, технологій його переробки та практичного досвіду робить цілком реальним виробництво кінцевого продукту гідрометалургійної переробки — гексафториду урану.

— Що це дасть країні?

— Переробка закису-окису на збагачений гексафторид (конверсія) дозволить Україні  самій розпоряджатися видобутим ураном, не залишаючи безкоштовно значну його частину у вигляді відвального UF6 російському переробнику. Конверсія 1 кг U в UF6 дає додану вартість $5,5.

Контракти з ізотопного збагачення урану пропонуються Україні з урахуванням зниження вмісту ізотопу урану-235 з 0,7% у природному до 0,3% у відвальному гексафториді. При цьому в концентрат збагаченого UF6 вилучається не більше 60% ізотопу-235. Наявний рівень технології дозволяє знизити цю межу з 0,3% до 0,1%, одержуючи уран із уже безкоштовного відвального гексафториду урану, повернення якого Росія сьогодні не пропонує — це ліквідний продукт для майбутнього МОХ-палива на основі плутонію.

Відновивши ж у держпрограмі конверсію на своїх підприємствах, Україна буде здатна замовити його ізотопне збагачення до вмісту 4,4% U-235 за тендером у будь-якій іншій країні. Збіднений гексафторид урану повністю нам повертатиметься. Продаючи уран тільки у вигляді закису-окису з 1991 року, країна втратила до 8 тис. т ізотопу U-235. Та хто рахує ці втрати?

— Розробники програми їх ураховували?

— Запропонована ними схема переробки урану взагалі не вирішує до кінця жодного стратегічного завдання: країна не буде на 100% забезпечена своїм ураном, його собівартість (у вигляді U3O8) збережеться на неприйнятно високому рівні — понад $130 за 1 кг. Закупівлі напівфабрикатів урану у вигляді «жовтого кека» для задоволення потреб АЕС урядом не планується (у той час як цілком реально й необхідно закуповувати цей дешевий продукт у Казахстані, Узбекистані, Таджикистані вже в 2011—2012 роках). Для цього потрібні міжурядові угоди мінімум на 5—10 років. До пуску своїх рудників за методом СПВ закупівлі «жовтого кеку» будуть досить рентабельні.

Наявність же свого, збагаченого за кордоном, гексафториду урану дає реальну можливість одержання таблетки двоокису урану методом зворотної конверсії в Україні. І це мало стати головною метою програми. Але не стало…

— Чого взагалі досягла Україна в ядерних технологіях?

—У нас є технологія виробництва цирконію та гафнію з добутого й переробленого в Україні циркону, яка ґрунтується на сучасних гідрометалургійних процесах і новітній відцентровій техніці. Вона дозволяє одержувати сполуки найвищого ступеня чистоти (у тому числі з критичних домішок, що впливає як на економіку, так і на радіаційну стійкість). Український цирконій містить гафній у кількості 0,002% мас. (за досягнутого провідними фірмами світу рівня 0,007% мас. і нормативу ASTM — 0,01%).

Інтерес до гафнію зростає в усьому світі, але ніхто не випускає його такої ядерної чистоти, як Україна. Для цього в нас використовується принципово нова кальцієтермічна та електронно-променева технологія. У результаті віт­чизняний гафній відповідає всім стандартам АSTM, не поступаючись за якістю йодидному металу. Але його собівартість буде нижче в порівнянні із продукцією закордонних конкурентів.

Український гафній успішно пройшов повний цикл радіаційних випробувань у провідному дослідному центрі світу (ДНЦ ВНДІАР РФ), 12 років відстояв у режимі аварійного захисту на Рівненській АЕС. Після експлуатації в поглинальних стержнях системи управління захистом (ПС СУЗ) він не дає токсичних радіоактивних матеріалів, що вимагають вічного зберігання в могильниках АЕС, як застосовувані наразі матеріали. Ця проблема недооцінюється під час обговорення перспектив розвитку АЕС.

Як і цирконій, гафній цілком може стати експортною продукцією: переробка циркону в обсягах, що дозволяють одержувати до 1000 т оксиду цирконію, даватиме до 20 т гафнію на рік. Застосування гафнію в активній зоні реактора особливо важливе у разі переходу на реактори більшої потужності й на МОХ-паливо, під час поділу якого виділяється більше енергії. Протистояти їй застосовувані в конструкції ПС СУЗ порошкоподібні матеріали не можуть. Використання гафнію за рахунок економії ядерного палива дозволить мати прибуток до $1,0 млн на рік. Нова програма не враховує й цю перспективу.

Ще одна критична домішка — вуглець, рівень якого встановлений виходячи з можливостей працюючих технологій (електролізу й магнієтермії), а не вимог експлуатації. Кальцієтермічний метод, освоєний у Дніпродзержинську (на державному підприємстві «При­дніпров­ський хімічний завод»), дає значно менший уміст вуглецю, ніж у конкурентів. Це дуже важливо для забезпечення радіаційної стійкості конструкцій тепловидільних складань, їхньої довговічності та надійності.

Досягнення вчених із Національного наукового центру «Харківський фізико-технічний інститут» дозволяють одержувати ТВЕЛьні трубки зі сплавів цирконію 110 і 125 із підвищеною радіаційною стійкістю й леговані одним компонентом — ніобієм. Це перевірено й підтверджено дослідно-промисловими випробуваннями, проведеними в РФ, Канаді, Україні.

Тож, як бачите, проривні технології в нас є. Але на цьому етапі технологічного розвитку Україна з різних (у тому числі об’єктивних) причин не може самостійно розв’язати весь складний науково-технічний і технологічний комплекс проблем для їхнього впровадження. Тому необхідна стадія інтеграції українських комплектувальних у ЯП ВВЕР-1000, розрахована на 10 років.

Програма не розглядає можливості міжнародного співробітництва країни в галузі виробництва ядерного палива — від поставок устаткування до купівлі технологій на неіснуючі процеси. А це дало б істотну економію часу й коштів на розробку нових переділів із нуля.

— Усе сказане красномовно свідчить: у державній програмі «Ядерне паливо України» більше «білих плям», ніж чітко визначених векторів руху для української ядерної енергетики…

— Дуже складно впроваджувати програму фрагментарну, не обґрунтовану технічно й економічно, не конкретну.

З 1994 року у складанні таких програм повторюється та сама практика — декларація національно значущих завдань без визначення механізмів та джерел фінансування, без корекції ухвалених рішень із урахуванням поточної ситуації. Керівництво програмою покладається на представників Мінпаливенерго, які фактично не встигають вивчити проблематику ЯПЦ, а звідси — і нездатність контролювати й запитувати… Координаційна рада, яка має виробляти кваліфіковані рекомендації з урахуванням думки провідних учених, виробничників, проектантів, так і не була створена.

У підсумку програма фактично позбавляє Україну багатьох перспектив. Приміром, ядерні технології дозволяють одержувати цирконій і гафній такого ступеня чистоти, який відкриває реальний шлях до нанотехнологій, нових наукомістких продуктів: паливних елементів, мікроелектроніки, надміцних покриттів… І ця частка благородних металів може значно перевищити потреби АЕС. Саме потенційні можливості цирконієвого виробництва відіграють визначальну роль в ухваленні рішення про його розвиток або закриття.

Ще приклад. Кожен фахівець знає, що рівень рентабельності продукції залежить від обсягу її випуску. Планований у програмі випуск двоокису цирконію із цирконієвою губкою (менше 500 т на рік) за відсутності виробництва й збуту гафнію, який знижує собівартість цирконію до 25%, ніколи не дозволить одержати конкурентний метал і вироби з нього. Потрібний випуск мінімум 1000 т сплаву або оксиду цирконію на рік, що підтверджує світовий досвід: США —1800 т/рік, РФ — 900 т/рік, Франція — 2000 т/рік. Це питання в програмі також не висвітлене, що робить проблему вітчизняної ТВЕЛьної трубки нерозв’язною.

Документ фактично ліквідує існуючий в умовах санації вітчизняний цирконієвий завод у м. Дніпродзержинську, який не працює з 2008 року й дотується з держбюджету без жодних планів випуску рентабельної продукції навіть через 10—15 років. Коштів, які виділяються бюджетом, достатньо тільки на зар­плату персоналу, а необхідні виробництву переділи технологічного циклу не створюються.

Ще один нонсенс. У програмі зазначені строки організації нового промислового хлоридно-магнієтермічного виробництва цирконієвої губки, яка не пройшла навіть стадію науково-дослідних і дослідно-конструкторських робіт. При цьому в Україні є доведена до дослідно-промислового застосування вітчизняна екстракційно-кальцієтермічна технологія, перевірена навіть у реакторних випробуваннях на ВВЕР-440 і РБМК-1000. Як не парадоксально, вона нами ж не затребувана. Десятки мільйонів доларів викидаються на вітер, а 180 т металу, отриманого завдяки цій технології, лежать у галузевому резерві мертвим капіталом. При цьому дослідна робота з одержання магнієтермічної губки з невідомим результатом уже фінансується й стає метою програми!

Найважливіша проблема: в інте­ресах енергетичної безпеки країни у виробництва урану, цирконію й гафнію не повинно бути ніякої залежності від імпорту сировини — у нас усе є. Поки ж вона залишається. Приміром, для виробництві урану необхідна велика кількість сірчаної кислоти, яка виробляється із самородної імпортної сірки за традиційною технологією. Для випуску 2500 т урану Україні її буде потрібно 250 тис. т на рік. Вартість сірки (з доставкою до кордону) у 2006 році становила $8 за тонну. Сьогодні — $700! При цьому Україна має техногенні запаси фосфогіпсу (мільйони тонн), які не переробляються. Технологія одержання сірчаної кислоти з фосфогіпсу відома, собівартість кислоти при її застосуванні знизилася б у 4—5 разів. Однак у програмі про це навіть не згадується. Цей елемент ЯПЦ орієнтований на імпорт із Астраханського родовища.

Автори програми, менеджери Мін­паливенерго, визнали, що в держави немає коштів, що потрібні інвестиції. Але далі констатації цього факту справа не пішла.

Усі джерела фінансування повинні бути прописані законодавчо, інакше вони не будуть легітимними (особливо податкові пільги). Ринкові механізми фінансування вимагають нових форм організації виробництва — від акціонування до створення СП. На першому етапі необхідне створення акціонерної компанії з 100-відсотковим держкапіталом, потім — утворення дочірніх акціонерних компаній.

Ще проблема. Підготовка кадрів молодих фахівців і вчених для атомної промисловості в Україні не ведеться. Жоден із ВНЗ не готує фахівців із розвідки, розробки, збагачення урану, рідкісноземельних родовищ, благородних і коштовних металів. Немає фахівців із гідрометалургії, радіоекології переробки руд, зберігання та поховання хвостів природних РАВ й опроміненого ВЯП… Стосовно підготовки кадрів програма не орієнтується й на допомогу МАГАТЕ. Та й галузевий інститут із проблем ЯП в Україні так і не створений (усі технологічні інститути СРСР після 1991 року залишилися в Росії).

Я міг би навести ще не один приклад. Висновок однозначний: новий варіант програми не відповідає інтересам України. Вона залишає імпортну залежність з усіх елементів ЯПЦ, високі витрати валюти на закупівлю ядерного палива, оплачуючи робочі місця за кордоном.

— Петре Васильовичу, ваші критичні зауваження, безумовно, дуже цінні. Та, погодьтеся, дещо запізнілі. Хоча ви свого часу очолювали концерн «Ядерне паливо України» і мали можливість коректувати програму до її ухвалення.

— Зі своїми зауваженнями, поданими в 2009 році (у період обговорення концепції та самої програми) від державного концерну «Ядерне паливо», я, як директор, звертався в Мінпаливенерго. Жодне з них галузевими менеджерами враховане не було…

Міністерство паливної енергетики фактично не допустило до її підготовки інститути Академії наук України, не дало можливості висловити свою думку науковій громадськості. А ті пропозиції, які все-таки надійшли, відкидалися майже без обговорення.

Редакція «УТГ» запрошує представників наукової громадськості, виробничників, усіх зацікавлених осіб висловити свою думку з цієї проблеми.

Петро Швидько

Народився в м. Гадяч Полтавської області 14 квітня 1947 року.

У 1971-му закінчив Дніпропетровський гірничий інститут ім. Артема за фахом «технологія та комплексна механізація підземного розроблення родовищ корисних копалин, гірничий інженер». Із середини 70-х керував галузевою лабораторією Мінчормету УРСР із проблем підземного відпрацьовування родовищ із закладкою виробленого простору, яка тужавіє.

Учасник ліквідації наслідків аварії на Чорнобильській АЕС (відробив у «зоні» із червня 1986-го 4 роки й 7 місяців). Нагороджений медаллю та орденом «За мужнiсть».

Кандидат технічних наук, член-кореспондент АГН України. Лауреат Держпремії України в галузі науки і техніки (130 публікацій, 50 винаходів).

Працював генеральним директором концерну «Південруда» (м. Дніпропетровськ), який займається розробленням та впровадженням промислових вибухових речовин у гірничій справі, і керівником державного концерну «Ядерне паливо України».