Эксперт № 04 (2013)
Шрифт:
— Вот именно. В 1950-х создание атомных энергетических установок острейшим образом потребовало понять физику кризиса кипения. Что, к примеру, происходило в топливных трубках первых блоков РБМК (реактор большой мощности канальный — первый тип атомных энергоблоков, которые начали осваиваться в СССР. — « Эксперт» ). Когда к экранам — ТВЭЛам, тепловыделяющим элементам реактора, — стали подводить воду, образующийся пар, по идее, должен был тепло от них отводить, но тем не менее этого не происходило, и ТВЭЛы начали гореть. Привычная форма пузырькового кипения, которое каждый из нас наблюдает у себя на кухне, в этом случае сменялась пленочным кипением, когда на твердой поверхности появляется сплошная пленка пара. Поэтому отвод тепла от поверхности резко ухудшался, и, несмотря на то, что нагреватель, казалось бы, был полностью погружен в охлаждающую жидкость, он разрушался. И мой гениальный учитель Самсон Семенович Кутателадзе предложил рассматривать начало пленочного кипения как особый гидродинамический кризис, возникающий тогда, когда образующийся у поверхности нагрева пар полностью взвешивает прилегающие к поверхности массы жидкости и отделяет их от поверхности нагревателя. Он придумал такую простую модель, по которой
— Подмывает спросить, как же при столь детальной теплофизической просчитанности у нас именно с РБМК случилась такая беда?
— В Чернобыле-то? Аварию, которая там произошла, несмотря на весь ее трагизм и последующий героизм людей, я считаю совершенно идиотской. Просто абсолютная глупость. Сверхглупость людей, ничего не смысливших в теплофизике реакторов и, видимо, решивших классику переписать. Вот представьте, у вас тысячи трубок внутри реактора, внутри них течет вода. Тепловой поток везде одинаковый. Вот я выбрал базовый режим работы реактора, так как мне нужно, чтобы в каждую трубку входило одинаковое количество воды. Когда скорость воды большая на входе и большое давление обеспечивается повсеместно, то существует и гарантия, что большой перепад давления обеспечит повсеместно равномерный расход воды и соответственно теплосъем с ТВЭЛов. А что сделал человек, который стал «науку делать»: он придумал, что надо научиться работать на пониженных режимах реактора, чтобы меньше нагружать при необходимости турбинный цех. Вот и стали пробовать уходить на более низкие режимы работы реактора, а раз более низкое тепловыделение — давление воды меньше, перепад меньше. В некоторые трубки стало попадать меньше воды — и все. Вода испарилась, теплу деваться некуда, трубка расплавилась, вода пошла в корпус, а там взаимодействие с графитом — получился водород. Водород взорвался, и вот она — идиотская совершенно, непоправимая беда. Его, «ученого» этого, под суд надо было сразу отдать, как только он начал с этой идеей носиться.
— В последнее время все больше говорят о ядерных энергоблоках с так называемой внутренне присущей естественной безопасностью, о реакторах на быстрых нейтронах с металлическим теплоносителем.
— Да, такие реакторы — это мечта, которая красива и безупречна с теоретической точки зрения. Безупречна абсолютно. Но как сделать сам реактор с жидким металлическим теплоносителем — это практическая проблема, тут много еще надо науки и уж без инженерного творчества никак не обойтись. В этой области сейчас необходимо решать проблемы теплофизики уже с другими материалами, и их решение должно показать реализуемость этих реакторов, работающих несколько на других принципах, чем привычные РБМК или ВВЭРы.
Для войны и космоса мы похожее делали, но там была совсем другая энергетика: в космосе 100–150 киловатт, а для Земли надо много больше — десятки мегаватт, и проблемы, конечно, другие. Еще в 1960-х годах в институте мы кипятили смесь калия и натрия, изучали это дело. Под руководством Кутателадзе был выполнен цикл теоретических и экспериментальных работ по исследованию теплоотдачи и гидродинамики движения жидких металлов в трубах и различных каналах. Вы знаете, теплообменники ядерных реакторов спутников, которые летают в космосе, работают на расплаве калий—натрий. Сейчас возобновляется работа со свинцом. Вот был проект прекрасный БРЕСТ (быстрый реактор естественной безопасности со свинцовым теплоносителем. — « Эксперт» ), я начинал в нем работать. Я уверен, что можно сделать на свинце такой реактор, и сейчас говорят о похожем проекте «Прорыв», но против него, уже вижу, ополчаются противники.
— Мы брали у руководителя этого проекта Евгения Адамова интервью и написали статью о том, что есть красивая идея за десять лет создать работающий образец такого реактора с попыткой замыкания ядерного топливного цикла ( см. « Как в августе сорок пятого» в № 45
— Панама-то в результате работает, слава богу. А преимущества такого реактора очевидны: новое топливо, воспроизводящее плутоний, сам свинец — идеальная радиозащита. Физически очевидно, что ядерная безопасность у такого реактора должна быть гораздо выше, чем у реакторов предыдущих поколений. Опасность теплового взрыва меньше, потому что нет больших объемов воды, как у тех же ВВЭРов. Деньги на все это, конечно, потребуются большие — около 4 миллиардов долларов.
А что касается мнений, то была похожая дискуссия в этой самой комнате, в которой мы с вами разговариваем. Я одному такому известному критикану сказал: «Ты руками-то не маши, ты подумай, ведь все можно сделать, все можно». Если взяться по-настоящему, получится проект. Вот там, на быстром свинцовом реакторе, например, одно из основных препятствий — это то, что свинец окисляется с материалом любым. А я много работал когда-то с ракетчиками, с их нитями угольными, они же держат 1500–1700 градусов, причем в окислительной среде. Их, например, можно использовать в быстрых реакторах. Они не окисляются, они страшно прочные. Движки-то ракетные, их же никто не делает сейчас полностью из металла. Они все наматываются из тоненьких углеродных нитей. Впервые это начал делать академик Виктор Протасов в подмосковном Хотькове (почти все композитные конструкции для ракетных комплексов «Темп-2С», «Пионер», «Тополь», «Д19» и других были созданы на «фирме» Протасова — в Центральном НИИ специального машиностроения. — « Эксперт» ). Сейчас корпуса двигателей больших и маленьких ракет мотают из этих нитей. Они суперлегкие, суперпрочные и легко держат нужную температуру. Там, конечно, возникает проблема пластичности, но с помощью новых материалов, специальных прокладок можно решить и ее. Сейчас в мире много работают с похожими нитями. Мы заказали подобные «чулки» для имитатора быстрого реактора, они будут держать эту температуру в свинце. Я уверен: еще пару лет, и главная проблема — окисление — будет решена.
Мой любимый философ Герберт Спенсер утверждал, что прогресс — это рост разнообразия качеств. Потому я считаю, что должна развиваться разнообразная энергетика: и атомная, и тепловая, и ветряная, и приливная
Фото: Антон Уницын / Grinberg Agency
— В этом проекте есть, видимо, и ваш профессиональный интерес — изучить процессы теплообмена свинцового теплоносителя в новом реакторе.
— Как я говорил, по калию и натрию мы провели у нас в институте тысячи опытов, а по свинцу пока мало что сделано. Со свинцом исследований гидродинамики течения совсем мало, а там течение турбулентное, перемешанное. Как происходит турбулентность в тяжелых металлах, никто толком не знает. Не решена главная проблема — неравномерность распределения тепловых потоков по периметру ТВЭЛов жидкого свинца, у которого очень большая теплопроводность. Технические трудности, разумеется, и другие будут: разрушение ТВЭЛов, использование нового топлива — все это еще только предстоит изучить. Но все эти трудности возникали и при работе с другими реакторами — и проблемы были решены. А вот в людях, в кадрах трудности будут. Потому что за это вот безвременье в науке люди разбежались, особенно в Москве. Я постараюсь Адамову помочь в мобилизации Сибирского отделения академии. У нас в новосибирском Академгородке ученый народ крепче сидит, и я прикинул, кто может принять участие в проекте. Согласились три сибирских академических института: Институт ядерной физики им. Г. И. Будкера, Институт катализа имени Борескова; ФГУП ФНПЦ «Алтай», разработчик МБР, боеголовок и взрывчатых веществ, во главе которых стоят такие известные академики, как Александр Николаевич Скринский , Валентин Николаевич Пармон и Геннадий Викторович Сакович. Без таких проектов как расти науке? Американцы, французы — все равно рано или поздно сделают свинцовый проект на быстрых нейтронах.