Рубикон энергетической независимости
В сентябре 2009 года принята Государственная экономическая целевая программа «Ядерное топливо Украины», цель которой — развитие уранового и циркониевого производств и создание мощностей по производству ядерного топлива и его элементов для обеспечения стабильной работы атомных реакторов. О том, будет ли способствовать заявленная программа выполнению важных задач, стоящих перед атомной энергетикой страны, и что необходимо предпринять для их решения, рассказывает руководитель сектора урана и освоения подземных пространств Академии горных наук Украины Петр Швыдько.
— Петр Васильевич, насколько эффективной, на ваш взгляд, может стать реализация программы? Соответствует ли содержание документа украинским «ядерным» реалиям?
— Критерий любой программы — ее реальность и эффективность (иными словами, реализация интересов государства в заданные сроки и при минимальных затратах). По двум предыдущим госпрограммам ЯТЦ освоено 1,5 млрд грн за 15 лет. Результативности — никакой. В последней программе не проанализированы причины произошедшей потери важнейших украинских элементов замкнутого ядерно-топливного цикла открытого типа. Потому, на мой взгляд, она регрессивна по отношению к двум предыдущим. К тому же не прописаны источник и механизмы финансирования.
Задачи в документе поставлены таким образом, чтобы сохранить зависимость от импорта всех до единого компонентов ядерного топлива. Предусматривается выпуск только концентрата природного урана в виде закиси-окиси — U3O8 (продукта обогащения с невысокой степенью очистки от ряда технологических ядов), причем в объемах, лишь на 60% удовлетворяющих потребности наших АЭС. Предыдущие программы ЯТЦ предусматривали получение более высококачественной продукции — гексафторида урана (UF6).
Прирост выпуска урана в новой программе планируется обеспечить за счет переработки отвальных пород. С полной ответственностью утверждаю: переработка терриконов вокруг Кировограда и пгт Смолино, где урана менее 0,03%, никогда не будет рентабельной (она может быть полезной только при ликвидации терриконов на дневной поверхности).
Дорогостоящая добыча урановых руд шахтным способом с твердеющей закладкой выработанного пространства и современной комплексной механизацией требует привлечения частных (в том числе иностранных) инвестиций — в бюджете для этого недостаточно средств. Строительство нового гидрометаллургического завода (ГМЗ) на промплощадке Новоконстантиновского рудника программой не предусматривается. При этом железнодорожная перевозка (220 км, 25 км из которых необходимо строить) руды на ГП «ВостГОК» просто невозможна — твердые отходы после извлечения урана (99% от исходной руды) хранить там будет негде.
— Вы упомянули «стройку века» — Новоконстантиновский рудник…
— Он действительно является стратегически важным для Украины объектом, пуск которого на 100% обеспечил бы потребности страны в природном уране (при добыче 2,5 млн т руды в год). Однако строительство отдано на откуп разного рода «специалистам», которые завели предприятие в тупик. В кризисное время государство выделило на Новоконстантиновку колоссальные средства, но ГП «Дирекция» (заказчик строительства) не сумело освоить 65,5 млн грн в 2008 году и более 500 млн — в 2009-м. Средства были изъяты из Кировоградского казначейства…
Утверждаю, что принятые в ТЭО отработки Новоконстантиновского месторождения (решения 50-летней давности) не имеют права на жизнь на современном горном предприятии. Назову лишь некоторые из них. Высокие очистные камеры (120—180 м) при жильном и даже не крутопадающем залегании руды приведут к запредельному разубоживанию рудной массы. Электровозная откатка в ортах и штреках с вагонетками 4 м3, физически и морально устаревший дробильно-бункерный комплекс (ДБК), требующий в десятки раз завышенных объемов строительно-монтажных работ по сравнению с современными решениями. Наконец, хвостохранилище ГМЗ на 500 га (и это на черноземах Кировоградщины!)
— В чем, по-вашему, выход?
— Альтернатива и дополнение к дорогостоящей шахтной добыче рудных запасов с содержанием урана ≤0,1% мас. — скважинное подземное выщелачивание (СПВ) урана. Оно применимо на месторождениях песчаникового типа с содержанием урана ≥0,007% мас. (их разведано в нашей стране 14).
Украина была первой в СССР, применившей этот дешевый метод добычи в 1964—1983 годах. Первый блин, правда, был комом… Общие запасы урана на этих песчаниковых месторождениях составляют более 50 тыс. т, чего достаточно на 20 лет, в течение которых можно спокойно достроить Новоконстантиновский рудник. Капзатраты на добычу 1 т урана методом СПВ на руднике производительностью около 2 тыс. т в год будут на два порядка меньше, а себестоимость урана в виде «желтого кека» не превысит, по нашим расчетам, 40 долларов за 1 кг. Переработку «желтого кека» урана до U3O8 и даже до UF6 можно будет организовать в Желтых Водах или Днепродзержинске. Модуль для выпуска урана методом СПВ на 1000 т «желтого кека» в год может стоить до $30 млн, прибыль же составит более $60 млн.
Мощности ГП «ВостГОК» по ГМЗ загружены всего на 50% и могли бы перерабатывать до 1800 т «желтого кека» без существенных и капитальных затрат (тем более, что при этом нагрузка на хвостохранилище урановых отходов увеличится незначительно).
Наличие запасов урана, технологий его переработки и практического опыта делают вполне реальным производство конечного продукта гидрометаллургической переработки — гексафторида урана.
— Что это даст стране?
— Переработка закиси-окиси в обогащенный гексафторид (конверсия) позволит Украине самой распоряжаться добытым ураном, не оставляя бесплатно значительную его часть в виде отвального UF6 российскому переработчику. Конверсия 1 кг U в UF6 дает прибавочную стоимость $5,5.
Контракты по изотопному обогащению урана предлагаются Украине с учетом снижения содержания изотопа урана-235 с 0,7% в природном до 0,3% в отвальном гексафториде. При этом в концентрат обогащенного UF6 извлекается не более 60% изотопа-235. Существующий уровень технологии позволяет снизить этот предел с 0,3% до 0,1%, получая уран из уже бесплатного отвального гексафторида урана, возврат которого Россия сегодня не предлагает — это ликвидный продукт для будущего МОХ-топлива на основе плутония.
Восстановив же в госпрограмме конверсию на своих предприятиях, Украина будет способна заказать его изотопное обогащение до содержания 4,4% U-235 по тендеру в любой другой стране. Обедненный гексафторид урана будет полностью нам возвращаться. Продавая уран только в виде закиси-окиси с 1991 года, страна потеряла до 8 тыс. т изотопа U-235. Но кто считает эти потери?
— Разработчики программы их учитывали?
— Предложенная ими схема переработки урана вообще не решает до конца ни одной стратегической задачи: страна не будет на 100% обеспечена своим ураном, его себестоимость (в виде U3O8) сохранится на неприемлемо высоком уровне — более $130 за 1 кг. Закупки полуфабрикатов урана в виде «желтого кека» для удовлетворения нужд АЭС правительством не планируются (в то время как вполне реально и необходимо закупать этот дешевый продукт в Казахстане, Узбекистане, Таджикистане уже в 2011—2012 годах). Для этого требуются межправительственные соглашения минимум на 5—10 лет. До пуска своих рудников по методу СПВ закупки «желтого кека» будут весьма рентабельны.
Наличие же своего, обогащенного за границей гексафторида урана открывает реальную возможность получения таблетки двуокиси урана методом обратной конверсии в Украине. И это должно было стать главной целью программы. Но не стало…
— Чего вообще достигла Украина в ядерных технологиях?
—У нас есть технология производства циркония и гафния из добытого и переработанного в Украине циркона, основанная на современных гидрометаллургических процессах и новейшей центробежной технике. Она позволяет получать соединения самой высокой степени чистоты (в том числе по критическим примесям, влияющим как на экономику, так и радиационную стойкость). Украинский цирконий содержит гафний в количестве 0,002% мас. (при достигнутом ведущими фирмами мира уровне 0,007% мас. и нормативе ASTM — 0,01%).
Интерес к гафнию растет во всем мире, но никто не выпускает его такой ядерной чистоты, как Украина. Для этого у нас используется принципиально новая кальцийтермическая и электронно-лучевая технология. В результате отечественный гафний соответствует всем стандартам АSTM, не уступая по качеству иодидному металлу. Но его себестоимость будет ниже в сравнении с продукцией зарубежных конкурентов.
Украинский гафний успешно прошел полный цикл радиационных испытаний в ведущем исследовательском центре мира (ГНЦ ВНИИАР РФ), 12 лет отстоял в режиме аварийной защиты на Ровенской АЭС. После эксплуатации в поглощающих стержнях системы управления защитой (ПС СУЗ) он не дает токсичных радиоактивных материалов, требующих вечного хранения в могильниках АЭС, как применяемые в настоящее время материалы. Эта проблема недооценивается при обсуждении перспектив развития АЭС.
Как и цирконий, гафний вполне может стать экспортной продукцией: при переработке циркона в объемах, позволяющих получать до 1000 т оксида циркония, будет выходить до 20 т гафния в год. Применение гафния в активной зоне реактора особенно важно при переходе на реакторы большей мощности и на МОХ-топливо, при делении которого выделяется больше энергии. Противостоять ей применяемые в конструкции ПС СУЗ порошкообразные материалы не могут. Использование гафния за счет экономии ядерного топлива позволит получать прибыль до $1,0 млн в год. Новая программа обходит стороной и эту перспективу.
Еще одна критическая примесь — углерод, уровень которого установлен исходя из возможностей работающих технологий (электролиза и магнийтермии), а не требований эксплуатации. Кальцийтермический метод, освоенный в Днепродзержинске (на государственном предприятии «Приднепровский химический завод»), дает значительно меньшее содержание углерода, чем у конкурентов. Это очень важно для обеспечения радиационной стойкости конструкций тепловыделяющих сборок, их долговечности и надежности.
Достижения ученых из Национального научного центра «Харьковский физико-технический институт» позволяют получать ТВЭЛьные трубки из сплавов циркония 110 и 125 с повышенной радиационной стойкостью и легированные одним компонентом — ниобием. Это проверено и подтверждено опытно-промышленными испытаниями, проводимыми в РФ, Канаде, Украине.
Так что, как видите, прорывные технологии у нас есть. Но на данном этапе технологического развития Украина по разным (в том числе объективным) причинам не может самостоятельно решить весь сложный научно-технический и технологический комплекс проблем для их внедрения. Потому необходима стадия интеграции украинских комплектующих в ЯТ ВВЭР-1000, рассчитанная на 10 лет.
Программа не рассматривает возможности международного сотрудничества страны в области производства ядерного топлива — от поставок оборудования до покупки технологий на несуществующие процессы. А это дало бы существенную экономию времени и средств на разработку новых переделов с нуля.
— Все сказанное красноречиво свидетельствует: в государственной программе «Ядерное топливо Украины» больше «белых пятен», чем четко обозначенных векторов движения для украинской ядерной энергетики…
— Очень сложно внедрять программу фрагментарную, не обоснованную технически и экономически, не конкретную. С 1994 года при составлении подобных программ повторяется одна и та же практика — декларация национально значимых целей без определения механизмов и источников финансирования, без коррекции принятых решений с учетом текущей ситуации. Руководство программой возлагается на представителей Минтопэнерго, которые фактически не успевают вникнуть в проблематику ЯТЦ, а отсюда — и неспособность контролировать и спрашивать… Координационный совет, который должен вырабатывать квалифицированные рекомендации с учетом мнения ведущих ученых, производственников, проектантов, так и не был создан.
В итоге программа фактически лишает Украину многих перспектив. К примеру, ядерные технологии позволяют получать цирконий и гафний такой степени чистоты, которая открывает реальный путь к нанотехнологиям, новым наукоемким продуктам: топливным элементам, микроэлектронике, сверхпрочным покрытиям… И эта доля благородных металлов может значительно превысить потребности АЭС. Именно потенциальные возможности циркониевого производства играют определяющую роль в принятии решения о его развитии или закрытии.
Еще пример. Каждый специалист знает, что уровень рентабельности продукции зависит от объема ее выпуска. Планируемый в программе выпуск двуокиси циркония с циркониевой губкой (менее 500 т в год) при отсутствии производства и сбыта гафния, снижающего себестоимость циркония до 25%, никогда не позволит получить конкурентный металл и изделия из него. Нужен выпуск минимум 1000 т сплава или оксида циркония в год, что подтверждает мировой опыт: США —1800 т/год; РФ — 900 т/год; Франция — 2000 т/год. Этот вопрос в программе также не освещен, что делает проблему отечественной ТВЭЛьной трубки нерешаемой.
Документ фактически ликвидирует существующий в условиях санации отечественный циркониевый завод в Днепродзержинске, который не работает с 2008 года и дотируется из госбюджета без всяких планов выпуска рентабельной продукции даже через 10—15 лет. Выделяемых бюджетом средств достаточно только на зарплату персонала, а необходимые производству переделы технологического цикла не создаются.
Еще один нонсенс. В программе указаны сроки организации нового промышленного хлоридно-магнийтермического производства циркониевой губки, которая не прошла даже стадию научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ. При этом в Украине есть доведенная до опытно-промышленного применения отечественная экстракционно-кальцийтермическая технология, проверенная даже в реакторных испытаниях на ВВЭР-440 и РБМК-1000. Как ни парадоксально, она оказалась нами же невостребованной. Десятки миллионов долларов выбрасываются на ветер, а 180 т металла, полученного благодаря этой технологии, лежат в отраслевом резерве мертвым грузом. При этом поисковая работа по получению магнийтермической губки с неизвестным результатом уже финансируется и становится целью программы!
Важнейшая проблема: в интересах энергетической безопасности страны из производства урана, циркония и гафния должна быть исключена любая зависимость от импорта сырья — у нас все есть. Пока же она сохраняется. К примеру, для производства урана необходимо большое количество серной кислоты, которая производится из самородной импортной серы по традиционной технологии. Для выпуска 2500 т урана Украине потребуется ее 250 тыс. т в год. Стоимость серы (с доставкой до границы) в 2006 г. составляла $8 за тонну. Сегодня — $700! При этом Украина имеет техногенные запасы фосфогипса (миллионы тонн), которые не перерабатываются. Технология получения серной кислоты из фосфогипса известна, себестоимость кислоты при ее применении снизилась бы в 4—5 раз. Однако в программе об этом даже не упоминается. Этот элемент ЯТЦ ориентирован на импорт с Астраханского месторождения.
Авторы программы, менеджеры Минтопэнерго, признали, что у государства нет средств, что нужны инвестиции. Но дальше констатации этого факта дело не пошло.
Все источники финансирования должны быть прописаны законодательно, иначе они не будут легитимными (особенно налоговые льготы). Рыночные механизмы финансирования требуют новых форм организации производства — от акционирования до создания СП. На первом этапе необходимо создание акционерной компании со 100-процентным госкапиталом, затем — образование дочерних акционерных компаний.
Еще проблема. Подготовка кадров молодых специалистов и ученых для атомной промышленности в Украине не ведется. Ни один из вузов не готовит «спецов» по разведке, разработке, обогащению урана, редкоземельных месторождений, благородных и драгоценных металлов. Нет специалистов по гидрометаллургии, радиоэкологии переработки руд, хранению и захоронению хвостов природных РАО и облученного ОЯТ… В части подготовки кадров программа не ориентируется и на помощь МАГАТЭ. Да и отраслевой институт по проблемам ЯТ в Украине так и не создан (все технологические институты СССР после 1991года остались в России).
Я мог бы привести еще не один пример. Вывод однозначен: новый вариант программы не отвечает интересам Украины, она сохраняет импортную зависимость по всем элементам ЯТЦ, высокие затраты валюты на закупку ядерного топлива, оплачивая рабочие места за рубежом.
— Петр Васильевич, ваши критические замечания, безусловно, очень ценны. Но, согласитесь, несколько запоздалые. А ведь вы в свое время возглавляли концерн «Ядерное топливо Украины» и имели возможность корректировать программу до ее принятия.
— Со своими замечаниями, поданными в 2009 году (в период обсуждения концепции и самой программы) от государственного концерна, я, как директор, обращался в Минтопэнерго. Ни одно из них отраслевыми менеджерами учтено не было… Министерство топливной энергетики фактически не допустило к ее подготовке институты Академии наук Украины, не дало возможности высказать свое мнение научной общественности. А те предложения, которые все-таки поступили, отвергались практически без обсуждения.
Редакция «УТГ» приглашает представителей научной общественности, производственников, всех заинтересованных лиц высказать свое мнение по данной проблеме.
Петр Швыдько
Родился в г. Гадяч Полтавской области 14 апреля 1947 года.
В 1971-м окончил Днепропетровский горный институт им. Артема по специальности «технология и комплексная механизация подземной разработки месторождений полезных ископаемых, горный инженер». С середины 70-х руководил отраслевой лабораторией Минчермета УССР по проблемам подземной отработки месторождений с твердеющей закладкой выработанного пространства.
Участник ликвидации последствий аварии на Чернобыльской АЭС (отработал в «зоне» с июня 1986-го 4 года и 7 месяцев). Награжден медалью и орденом «За мужнiсть».
Кандидат технических наук, член-корреспондент АГН Украины. Лауреат Госпремии Украины в области науки и техники (130 публикаций, 50 изобретений).
Работал генеральным директором концерна «Южруда» (г. Днепропетровск), занимающегося разработкой и внедрением промышленных взрывчатых веществ в горном деле, и руководителем государственного концерна «Ядерное топливо Украины».
