Такий, «як треба»
Експериментальний комплекс на основі електронного прискорювача планують побудувати в Харкові. Однак у громадськості, як завжди, є побоювання…
Одного разу студент сказав викладачеві функціонального аналізу Вікторові Кацнельсону: «Вікторе Еммануїловичу, а ви нам цю теорему не розповідали…» І почув у відповідь: «Розповідав. Тільки я вам усе розповідаю по 2—3, а то й 4 рази, а цю теорему… дійсно… тільки раз!»
Цей кумедний епізод згадався після прес-конференції, проведеної керівництвом національного наукового центру «Харківський фізико-технічний інститут» (ННЦ ХФТІ НАНУ) у зв’язку з майбутнім спорудженням у Харкові за рахунок американського фінансування експериментальної електроядерної установки.
Доповідачами були генеральний директор ННЦ академік Іван Неклюдов, керівник проекту професор Іван Карнаухов і доктор фізико-математичних наук Віктор Воєводін. Після її закінчення до мене підійшла колега й довірчо попросила: «А тепер розкажіть своїми словами, що тут таке сталося, через що галас зчинився?»
Справді, відразу й не зрозуміти, навіщо треба було збирати із цього приводу прес-конференцію й проводити громадські слухання. Утім, як пояснив Іван Матвійович Неклюдов, ініціаторами організації цих заходів були не вчені, а влада. За такого прагнення до політичної нестабільності, яке виявляють деякі політики, можна очікувати, що вони скористаються нагодою, щоб стати захисниками харків’ян від «ядерної загрози»: заявки на відповідні мітинги вже подано.
Почнемо з того, що в Харкові немає й ніколи не було джерел радіації таких серйозних, щоб вони були небезпечними для здоров’я городян. Хоча локально, на робочих місцях тих, хто з ними безпосередньо працює, така небезпека виникнути може. І коли на екрані телевізора біжить рядок: «У центрі Харкова горить атомний реактор» (а таке було!) — це не реактор горить, його просто нема, це яскраво «світиться» чиясь дурість і некомпетентність.
Певне, треба коротенько розповісти, що ж фізики споруджуватимуть у Харкові й навіщо. У необхідному вступі нагадаємо ті істини, про які нам говорили по «2—3, а то й 4 рази».
Реактор, який не вибухає
Атомний реактор — це, по суті, досить проста річ: обсяг, у якому перебуває ядерне паливо, що ділиться, із масою, яка трохи перевищує критичну, і керувальні елементи з нейтронпоглинальних матеріалів. Маніпулюючи ними, в обсязі можна підтримувати режим ядерного «недовибуху» — повільного поділу ядер палива з виділенням енергії у вигляді тепла. Проте маса палива в реакторі надкритична, тобто завжди існує певна ймовірність ядерного вибуху. Припустимим рівнем безпеки ядерного реактора багато експертів уважають ядерну аварію раз на мільйон років. У ХХ столітті протягом 50 років їх трапилося дві. Тобто до «припустимого рівня» сучасній атомній енергетиці дуже далеко. Це перша вада атомного реактора.
Друга полягає в тому, що продукти поділу, які вивантажуються з реактора раз на кілька років (коли добіжить кінця, як кажуть, час кампанії), мають у своєму складі велику кількість довгоіснуючих радіоактивних ізотопів, які накопичуються в навколишньому середовищі і становлять велику й дедалі більшу небезпеку на багато тисяч — сотні тисяч років. Ідеться про дійсно великі кількості: завантаження реактора — це кілька тонн, а їх у світі зараз понад 400.
Третя вада: атомна енергетика (у нинішньому її вигляді) так само вичерпна, як і вуглеводнева, адже подільних матеріалів на Землі зовсім не так багато, і перспектива їхнього вичерпання не така далека. Тому не такий далекий і закономірний кінець АЕС, тож «зелені» ломляться у відкриті двері. У той же час так звані альтернативні джерела не в змозі забезпечити велику щільність енерговиділення, необхідну в багатьох технологічних процесах, таких, наприклад, як виплавка алюмінію. Тому тепловій енергетиці (а атомна — її частина) альтернативи сьогодні дійсно немає.
Точніше, вона є, та це знов-таки ядерна енергетика, але принципово інша. У ній реактор містить паливну масу меншу, ніж критична, а можливі й такі варіанти, коли паливом стає взагалі безпечна щодо ядерної вибухотехніки речовина. Такий реактор безпечний принципово. І паливний голод йому не загрожує. Річ у тім, що, починаючи з ядер досить великої маси, їхній поділ узагалі стає енергетично вигідним (тобто супроводжується виділенням енергії), а як ми їх поділимо, не має значення — хоч молотком розіб’ємо! Але це вже істина з тих, про які нам розповідали «тільки раз». Тому вона здається нам екзотичною новиною.
Атомний реактор майбутнього, такий, «як треба», являє собою обсяг, зайнятий, можливо, навіть і неподільним ядерним паливом із приєднаним до нього пристроєм, який змушує ділитися ядра паливної маси. Так, для поділу ядер треба затратити енергію, але виділена з лишком покриває це. До речі, такий реактор можна застосувати й для переробки вже наявних ядерних відходів у матеріал, що не містить небезпечних довгоіснуючих радіоактивних ізотопів.
Чому ж атомна енергетика відразу, ще 60 років тому, не пішла цим безпечним шляхом? Людина, яка розуміє що до чого, прочитавши трохи вище про молоток, могла б сказати авторові: «Ти по голові себе постукай, може, іскру висічеш». Розбити ядро — це проблема! Її на той час уже навчилися розв’язувати за допомогою прискорювачів, але аж ніяк не з легкістю — в енергетичний рай в’їхати на паличці верхи не виходить. Приборкати ланцюгову реакцію виявилося легше.
Пропонувалося використовувати для поділу ядер в електроядерних реакторах (таку вони дістали назву) прискорювачі протонів і більш важких частинок — багатозарядних іонів, але для того, щоб енергія, яка виділилася під час поділу, перевершувала витрачену на створення пучка, він повинен був мати недосяжні на ті часи параметри. Недосяжні вони й сьогодні. Але прискорювальники всі ці роки винаходили способи, які збільшували б струм пучка, а реакторники знижували пропоновані до пучка вимоги. І цей зустрічний рух зрештою закінчиться стикуванням. А дослідження фізичних процесів у електроядерних установках не вимагає, щоб вони виробляли енергію, і воно тривало всі ці роки. І в Харкові саме буде споруджено експериментальний комплекс із підкритичного реактора й пристрою, який ініціює поділ ядер на основі електронного прискорювача. Електронного(!), а не прискорювача протонів або багатозарядних іонів. Такого ніхто у світі ще не робив, тому є шанс, що в Україні буде зроблено новий крок у напрямку безпечної атомної енергетики майбутнього.
