Какво е бъдещето на ядрената енергетика - на този въпрос отговориха в предаването „Зелени алтернативи" д-р Десислава Кирилова - ръководител група „Ресурс на основното оборудване" в АЕЦ „Козлодуй" и доц. Димитър Тонев - директор на Института за ядрени изследвания и ядрена енергетика.
В разговора д-р Кирилова изреди предимствата на ядрената енергетика - получаването на голямо количество енергия с малко гориво, устойчивата работа на реакторите в стационарен режим, екологичността на производството - и напомни, че с нарастване на населението на планетата, ще се увеличава нуждата от енергия.
Понастоящем се разработват реактори III и III+ поколения, чиито предимства освен всички други, са вътрешно присъща или напълно пасивна безопасност - в случай на авария има механизми, които не изискват активна намеса на персонала, а се основават на физическите принципи на гравитация, естествена конвекция и достатъчна термоустойчивост на материали и съоръжения. Реактори от III+ допълнително са по-икономични и със съществено по-къси срокове на строителство и могат да бъдат експлоатирани доста по-дълго време. Д-р Кирилова разказа и за някои екзотични проекти като реактора на ядрената вълна - проект, финансиран от Бил Гейтс, бъдещото на квантовия ядрен реактор и атомно-водородната енергетика.
С уговорката, че като учен зачита чуждото мнение, доц. Димитър Тонев каза, че ядрената енергетика предоставя най-безопасния начин в момента за производство на ток.
Чуйте целия разговор:
Какви са основните преимущества на ядрената енергетика?
Десислава Кирилова: Предимствата на ядрената енергетика пред други източници на енергия са висока концентрация на енергия от единица маса гориво. От една таблетка ядрено гориво, което се събира в шепата ми, ще получим същото количество енергия като от един варел петрол или един тон, купчина въглища. При изгарянето на тези горива се получава различен отпадък - много по-малко ще е от ядреното гориво в сравнение с въглищата например. Това са предимства. Също така имаме влиянието върху околната среда - от екологична гледна точка имаме предимство в ядрената енергетика, тъй като няма потребление на кислород, няма емисии от парникови газове, въглероден двуокис, серосъдържащи съединения, азотни оксиди, аерозоли, които се получават при изгарянето на други горива.
Също така предимство е, че реакторните установки работят устойчиво денонощно в стационарен режим, без колебания на мощността. Ядрената енергия дава относително най-малък обем отпадъци.
И съответно икономическата ефективност на ядрената енергетика, тъй като имаме дълги срокове на експлоатация от 60 до 100 години за новите проекти.
Какви основни проблеми на бъдещото индустриално развитието на човечеството, а виждаме, че без ток светът е немислим, нови технологии, може да решава ядрената енергетика?
Десислава Кирилова: Много сме свикнали и нашето ежедневие е обвързано с електричеството. Дори прогнозите са за повишаване на това потребление, което се обуславя от увеличаване населението на Земята (прогнозите са с около 25% за следващите 25 години). Повече население на Земята, съответно по-голямо потребление, съответно ще имаме нужда от повече или по-мощни източници на енергия. Така че ядрената енергия ще реши частично този проблем или поне ще допринесе за решаването му. Отделно, сред преимуществата, които вече изброих, ще имаме намаление на потреблението на невъзобновяемите ресурси като петрол, въглища и природен газ и могат да бъдат използвани за други цели. Минимизират се неблагоприятните въздействия върху околната среда. Вече много се говори за парниковите газове и парниковия ефект на Земята и как унищожаваме природата, така че трябва да мислим и за това.
Множеството иновационни разработки в областта на ядрената енергетика, които ще използват други горива, които няма да ни ограничават в бъдещето, тоест ще имаме безсрочно използване на източници на ядрената енергия.
Перпетум мобиле.
Десислава Кирилова: Да. Ще се използва за гориво торий, плутоний отработено ядрено гориво, уран-238, деутерий, тритий, ще осигурят ядрено гориво за следващите милиони години, както и намаляване на отпадъци за съхранение.
Малките модулни реактори, които ще са от ново поколение, ще намерят приложение преди 2020 г. при разработване на нови находища на полезни изкопаеми, развитие на водородната енергетика, преработка на суровини и други приложения в труднодостъпни райони на планетата.
Какви са различните направления в развитието на ядрената енергетика в момента?
Десислава Кирилова: Понастоящем се разработват реактори III и III+ поколения (Северна Америка, Япония, Русия). Едно от най-съществените предимства е вътрешно присъща или напълно пасивна безопасност - в случай на авария има механизми, които не изискват активна намеса на персонала, а се основават на физическите принципи на гравитация, естествена конвекция и достатъчна термоустойчивост на материали и съоръжения. Реактори от III+ допълнително са по-икономични и със съществено по-къси срокове на строителство и могат да бъдат експлоатирани доста по-дълго време.
Би ли ни разказала за някои екзотични проекти. Примерно един от проектите е наречен ядрен реактор на бягащата вълна - проект, финансиран от Бил Гейтс.
Десислава Кирилова: Да, това е нещо много интересно и хваща вниманието на аудиторията - - изгарянето на горивото в активната зона на реактора става отвътре навън и става като бягаща вълна. Името идва от разпространението на ядрената реакция в обема на горивото. С едно зареждане с комплект гориво може да работи до 60 години и може да изгаря практически всички видове ядрени отпадъци, получени от други типове реактори. Предполага се, че първият такъв реактор ще бъде готов за изпитания през 2016 г. а към 2020 г. ще е готов и по-мощен такъв.
Има ли бъдеще квантовият ядрен реактор?
Десислава Кирилова: Да, това е друг екзотичен проект. Идеята при него е, че горивото е течен цирконий с електронен лъч и вследствие на структурно-фазови процеси в ядрата му се освобождава енергия. Не се използват радиоактивни елементи, няма радиоактивни отпадъци. Получава се евтина енергия поради прости физични процеси. Проблем за този реактор е, че процесите още не са напълно изследвани и предстои много работа.
Атомно-водородна енергетика - докъде стигна нейното развитие. Водородът е високо-ефективен и много чист като гориво, използва ли се достатъчно?
Десислава Кирилова: Точно така, той се използва и в други процеси, в други производства. Концепцията за атомно-водородна енергетика се основава на производство на водород от вода или метан чрез ядрени реактори. Това са новият тип реактори от четвърто поколение, предимно на бързи неутрони и те ще позволяват да се получава водород при производството.
Има ли ги някъде по света?
Десислава Кирилова: Все още не.
Още са на експериментално ниво?
Десислава Кирилова: Да.
Димитър Тонев: Термоядреният синтез е управляема термоядрена реакция на сливане на някои леки ядра в по-тежки, при което се отделя енергия. За иницииране реакциите на синтез (запалване) е необходимо сместа деутерий-тритий да се загрее до температура 100 милиона градуса Целзий. Освен да се осигури загряването на сместа, трябва да се предотврати изстиването й при контакт със стените на съда. За тази цел са конструирани "магнитни бутилки", наречени Токамак. Основен проблем е получаването на управляем термоядрен синтез. До момента по различни проекти в различни държави са получени частични успехи (достигане на необходимата температура за запалване или краткотраен процес от няколко секунди).
Втори основен проблем е, че мощният поток високоенергетични неутрони и отделената енергия във вид на електромагнитно лъчение и частици плазма сериозно въздействат на реактора и разрушават материалите, от които той е изграден.
Сериозно препятствие е фактът, че термоядрените устройства не могат да се създадат и да функционират в умален размер, а само като крупни устройства - които обаче са твърде скъпи, а все още няма пълна увереност в техния успех.
През 1992 г. се подписва споразумение за ИТЕР (ITER - International Experimental Reactor) между ЕС, Русия, САЩ и Япония. По-късно се присъединяват Канада, Китай, Южна Корея. През 2005 г. е решено изграждането да бъде в изследователския ядрен център в Кадараш, Франция. През 2007г. започва изграждането му, което трябва да завърши през 2019-а, а експериментите да започнат до 2037 г. През 2040 година се очаква да започне производство на ток. Това е най-големият реактор в света и това е един от най-големите енергетични проекти. Трябва да кажа, че България участва там.
Има наши специалисти.
Димитър Тонев: Има наши специалисти и това са хората от Лабораторията по позитронна спектроскопия в Института за ядрени изследвания и ядрена енергетика, на които имам честта да съм директор. Те работят основно по материалите, които се използват при удържане на тази плазма и се провеждат основно теоретически пресмятания, които са базирани на теорията на функционала на плътността и нейното двукомпонентно разширение. По този се смята какво се случва, когато една такава система заработи и трябва да кажа, че резултатите, които получават нашите учени, са в блестящо съвпадение с това, което демонстрира експериментът. Българските учени са особено ценени там и трябва да кажа, че особено активни са младите учени. Имаме няколко докторанти, които защитиха дисертации по тази тема, така че България е в час с един от най-големите експерименти.
Господин Тонев, да погледнем отново във вашата битност на директор на Института за ядрени изследвания и ядрена енергетика. Какво е нивото на Дунав като кадри, как сме? От този пример, който дадохте, явно имаме добри момчета и момичета, но кои са проблемите?
Димитър Тонев: България се отнася сериозно към процеса на обучение на кадри, макар да отчетем факта, че природните науки напоследък имат значително по-малко кандидати. В България се работи още от основното и средно образование, където се полагат добри основи на изучаването на физика. Трябва да отбележа, че всичко, което е поставено като изискване пред нас, за да обучаваме тези кадри, е съгласно изискванията, които Евроатом - организация, на която България е член, е поставила пред нас. Ние се съобразяваме със закона за безопасно използване на ядрената енергия и на базата на това се провежда обучението по специалността ядрена енергетика.
Аз мога да допълня малко - водещи в това направление са професионалните гимназии по ядрена енергетика „Мария Склодовска-Кюри" в Белене и „Игор Курчатов" в Козлодуй и вашите колеги от 14 висши училища, които обучават такива кадри.
Димитър Тонев: Точно така, ние сме в тясно сътрудничество с тях. Трябва да споменем най-големия проект за обучаване на докторанти в България между АЕЦ "Козлодуй" и ядрения институт - шест докторанти успешно скоро се надявам да завършат своите дисертации. Всичко това се прави, за да може да се използва безопасно една ядрена централа.
Ако с това можем да се похвалим, какъв е основният проблем при осигуряването на кадри?
Димитър Тонев: Малкото хора, които към момента искат да учат физика и да се занимават с ядрена енергетика.
Защо, нали има перспектива?
Димитър Тонев: Това е нашата задача - да го направим по-интересно. Да предложим тези проблеми, които сега стоят като предизвикателство пред ядрената енергетика, за да могат повече млади хора да се включат. Нуждаем се от младо, свежо попълнение.
Ако бъдещето на ядрената енергетика го описваме така важно, то защо има хора, които са против ядрената енергетика ?
Димитър Тонев: Аз съм учен и уважавам мнението на хората, всеки има право на свое мнение. Всеки източник на енергия крие рискове при своето използване. Може да кажем, че има хора, които сигурно се притесняват от факта, че са се случвали аварии, че има нужда от това да се съхранява отработеното ядрено гориво, че се създават радиоактивни отпадъци, които могат да се използват за други цели. Аз не искам да залитам в тази крайност радиофобията, искам да кажа, че това е най-безопасният начин в момента за производство на енергия. Трябва да кажем, че ядрената енергия и принципите, на които е базирано производството, всъщност могат да бъдат използвани за други неща. Вече е конструиран нашия ускорител в Канада, правят се тестове на неговите системи основно производство на изотопи за диагностика и лечение на ракови заболявания, обучение на кадри в ядрената енергетика, за да могат да бъдат на ниво да имаме безопасна енергетика, която при това екологична, без да замърсяваме околната среда.
