История развития ядерной энергетики

Атомная энергетика зародилась и получила широкое развитие во второй половине ХХ века. Сегодня в мире действует 442 атомных энергоблока. Доля атомной энергетики составляет более половины всех потребностей во Франции, Литве, Польше, Словакии, Швеции, Украине и Южной Корее. В Западной Европе в среднем треть всей используемой электроэнергии производится на АЭС. Для понимания проблемы атомной энергетики необходимо рассмотреть историю её развития [10].

В советских научных центрах, и прежде всего связанных с ядерной физикой, интерес к радиохимическим исследованиям ядра атома вспыхнул после сообщений об открытии деления ядер урана в Германии в начале 1939 г. Уже первая информация о теории процесса позволяла сделать фантастические выводы: новая форма ядерной реакции высвобождает огромное количество энергии.

Впечатляющие исследования, связанные с проблемой атома, проводились в РИАН (Радиевый институт Академии наук). РИАН ставил задачей изучение явлений природной и искусственной радиоактивности. Запущенный в те далекие годы первый в СССР и Европе циклотрон на энергию 4 МэВ позволил получить результаты по взаимодействию нейтронов почти со всеми элементами периодической системы.

«И. В. Курчатов, работая над проблемой ядра атома, отлично сознавал, что сооружаемый в РИАН циклотрон является идеальной установкой для получения интенсивных потоков нейтронов, но И. В. Курчатов хорошо понимал, что нужен циклотрон на еще большее количество энергии, и получил согласие на сооружение к 1 января 1942 г. циклотрона на 12 МэВ в специально построенном для него новом здании ЛФТИ (Ленинградский физико-технический институт). Однако его запуску помешала война, и он был введен в эксплуатацию уже после войны, в 1949 г.» [1].

«В ЛФТИ были получены сообщения, что сотрудник Калифорнийского университета У. Либби пытался наблюдать вылет вторичных нейтронов в процессе спонтанного деления ядер урана, но потерпел неудачу. Чувствительность его метода была такой, что он мог бы обнаружить спонтанное деление, если бы период полураспада не превосходил 1014 лет. Поручив решить эту задачу своим ученикам Г. Н. Флерову и К. А. Петржаку, Курчатов возглавил работу в целом. После длительных и упорных исследований он понял, что надо избавиться от окружающего фона путем защиты экспериментальной установки, камеры, толстым слоем вещества.

Самое простое, что пришло ему в голову, - это погрузиться с аппаратурой на подводной лодке в глубины моря. Но оказалось, что вблизи Ленинграда Балтийское море мелкое - 20-30 м. Такого слоя воды было явно недостаточно для эффективной защиты от проникающего космического излучения. Тогда Курчатов договорился с руководством Московского метрополитена о том, чтобы ему разрешили провести этот эксперимент на одной из глубоко заложенных шахт станции метро» [2].

«Аппаратуру разместили на станции метро «Динамо». По ночам, когда движение поездов метро прекращалось, на глубине 60 м проводились измерения. Эффект получился постоянный, без помех. Через месяц работы Курчатов пришел к заключению, что вся совокупность экспериментальных данных служит бесспорным доказательством существования нового вида радиоактивности - спонтанного, самопроизвольного деления урана. Курчатов потребовал, чтобы Флеров и Петржак подготовили сообщение об этом открытии для опубликования в печати. Короткое сообщение А. Ф. Иоффе направил по трансатлантическому кабелю - каблограммой - в американский журнал «Physical Review», и в июне 1940 г. она была опубликована» [1].

Дни и месяцы предвоенного 1940 г. неуклонно вели ученых к высвобождению внутриядерной энергии, скрытой в недрах атомов. Приближение этого волнующего события чувствовал каждый, кто стремился ускорить его осуществление.

В печати, не только научной, все чаще появлялись сообщения о скором появлении нового, невиданного никогда ранее источника энергии. 26 июня 1940 г. в газете «Известия» сообщалось в одной из статей: «В последнее время советскими и зарубежными физиками установлено, что деление ядер урана происходит только под действием медленных нейтронов. Это дает возможность регулировать процесс деления атомов урана и тем самым использовать огромное количество внутриатомной энергии. По приблизительным подсчетам одна весовая единица урана может дать в два с лишним миллиона раз больше энергии, чем такое же количество угля. Уран, таким образом, становится драгоценным источником энергии...» [12].

Овладение ядерной энергией, ее высвобождение из недр атомов становилось реальным уже к середине 1941 г. Но все упиралось в отсутствие отечественного урана и в необходимость огромных материальных затрат для создания мощной, очень крупной и специализированной ядерной индустрии.

«Советские ученые были близки к освоению ядерной энергии, но война и первые месяцы поражений надолго остановили работы, связанные с освоением ядерной энергии в СССР. Практически все работы этого направления были заморожены» [1].

Тем временем, в США, Англии и Германии работы, связанные с освоением ядерной энергии, развивались в полную силу. Этому способствовала, как основная причина, ее военная привлекательность. Перспектива раньше всех создать оружие, устрашающее своей разрушительной мощью, побуждала правительства этих стран финансировать разработки в сфере ядерной физики.

«Результатом этих усилий явился первый исследовательский атомный реактор, пущенный 2 декабря 1942 года в Соединенных Штатах под руководством итальянского ученого Энрико Ферми. Дальнейшие разработки в этом направлении привели к беспримерной по своей разрушительной силе атомной бомбардировке японских городов Хиросима и Нагасаки, ознаменовавшей начало ядерной эры» [12].

«Испытания, связанные с расщеплением атомного ядра, в Советском Союзе возобновились лишь в середине 1943 года, но уже в декабре 1946 г. в Москве на территории Института атомной энергии (носящего сейчас имя его основателя И. В. Курчатова) был введен в действие первый в Европе и Азии исследовательский ядерный реактор. В августе 1949 г. было проведено испытание атомной бомбы, а в августе 1953 г. -- водородной. Советские ученые овладели тайнами ядерной энергии, лишив США монополии на ядерное оружие» [3].

«Но создавая ядерное оружие, советские специалисты думали и об использовании ядерной энергии в интересах народного хозяйства, промышленности, науки, медицины и других областей человеческой деятельности. В декабре 1946 г. в СССР был пущен первый в Европе ядерный реактор. В июне 1954 г. вошла в строй первая в мире атомная электростанция в подмосковном городе Обнинске.

Первым примером мирового применения ядерной энергии на флоте явился советский атомный ледокол «Ленин», который позволял СССР зимой использовать Северный морской путь. С 1959 по 1966 г. ледокол «Ленин» работал с 3-мя реакторами, а с 1970 г. перешёл на 2 модернизированных реактора. За период 1962-1970 гг. на американском атомоходе «Саванна» был накоплен небольшой опыт эксплуатации, однако из-за неэкономичности судна его использование было прекращено» [9].

«В США также велись разработки в области атомной энергетики. Первое экспериментальное получение электрической энергии от атомного реактора было осуществлено в 1956 г., когда в Аргоннской национальной лаборатории (штат Иллинойс) был запущен энергетический кипящий атомный реактор. В следующем году атомный реактор с охлаждением водой под давлением, запущенный в Шиппингпорте (штат Пенсильвания), начал выдавать 60 МВт электрической энергии.

Мощности новых атомных электростанций быстро росли по мере накопления опыта. В 1963г. несколько атомных электростанций (АЭС) уже вырабатывали 200 МВт электрической энергии, и было начато строительство ещё более крупных станций - Ойстер-Крик (штат Нью-Джерси) и Найн-Майл-Пойнт (штат Нью-Йорк). Атомная мощность каждой из этих стран достигла 600 МВт. Атомная энергетика встала на ноги» [12].

«Быстрое увеличение числа АЭС началось в 1965г., когда было выдано семь заказов на строительство АЭС; в следующем году число заказов поднялось до 20, а в 1967г. - до 30. В дальнейшем рост заказов АЭС стал колебаться, но в семидесятые годы существенно увеличился. В середине семидесятых годов уже велось строительство почти 240 АЭС, и большинство строящихся новых АЭС должно было вырабатывать 1000 и более мегаватт электрической энергии. Новый способ производства развивался с поразительной быстротой» [4].

Однако с 1974 по 1978 г. в США было размещено всего 13 новых заказов на ядерные реакторы, и только два заказа на реакторы было сделано в 1978 г. С тех пор США не зарегистрировало ни одного заказа на реакторы для производства атомной энергии. Более того, в 1978 г. аннулировано 13 заказов; 8 заказов аннулировано в 1979 г., 16 - в 1980, 6-в 1981,9 - в 1982, 6 - в 1983 и 8-в 1984. В общей сложности за период с 1978 по 1984 г. было аннулировано 66 заказов на реакторы. Бурный прилив в атомной энергетике сменился не менее сильным отливом.

«Развитие атомной энергетике существенно замедлилось, прежде всего вследствие жарких дебатов в научных кругах и в Конгрессе относительно допустимых уровней радиации от АЭС. Учёные также бурно обсуждали проблемы безопасности, имея в виду возможность предотвращения случайных выбросов радиоактивных веществ. Продолжались дискуссии о том, может ли плутоний заменить уран в качестве ядерного топлива (что в принципе привело бы к существенному расширению запасов ядерного топлива), поскольку плутоний можно похитить и использовать для изготовления атомных бомб. Что поставило под вопрос безопасность использования атомных реакторов» [12].

«Уже в 1986 г. выработка электроэнергии на АЭС мира достигала 15% от общего количества энергии, производимой всеми электростанциями, а в ряде стран ее доля составила 30% (Швеция, Швейцария), 50% (Бельгия) и даже 65-70% (Франция). Достаточно успешно атомная энергетика развивалась и на территории бывшего Советского Союза: строились АЭС, наращивалась минерально-сырьевая урановая база» [8].

Изложенный материал наглядно подтверждает, что всё же первые шаги в атомной энергетике были сделаны в силу военной привлекательности ядерного оружия. Позднее, убедившись в колоссальной разрушительной силе созданного ими ядерного оружия специалисты задумались над использованием ядерной энергии в интересах народного хозяйства, промышленности, науки, медицины и других областей человеческой деятельности. Однако вслед за интенсивным ростом числа АЭС последовало и «заморожение» разработок; это было вызвано в первую очередь жаркими дебатами по вопросам экологической безопасности АЭС, также под сомнением оказалась и оправданность огромных денежных инвестиций в эту область. Экологический вопрос не был закрыт, но стало очевидно, что ядерное топливо всё же является самым дешёвым, и его запасов хватит не менее, чем на 100 лет.