Российская наука и техника

Аннетта Шапер. 

Франкфуртский институт исследования проблем мира.

 

После окончания "холодной войны" США и Россия достигли договоренности о значительном сокращении ядерных арсеналов. До 2003 г. обе стороны планируют сократить свои арсеналы с более чем 50000 до 7000 боеголовок. Ожидается, что большая часть из сокращаемых боеголовок будет демонтирована, высвободив при этом сотни тонн высокообогащенного урана (ВОУ) и плутония. Это создает новые проблемы: нельзя допустить похищения даже малых количеств материала оружейного качества мафией, которая может передать их государствам с ядерными амбициями или даже террористам. Другая опасность возникнет, если демократическое развитие в России будет остановлено. В этом случае новый диктатор, такой как Жириновский, может с легкостью вторично использовать этот материал. Превалирует мнение, что решение должно иметь краткосрочный характер. Многие политики и эксперты считают, что длительное хранение не решает проблему. Излишки российского оружейного плутония оцениваются примерно в 100 тонн. Американская национальная академия наук выпустила два научно-исследовательских труда, посвященных детальному изучению вариантов уничтожения1 .

Относительно простое решение существует в отношении оружейного урана, на 90% состоящего из урана-235: разобогащение в изобилии существующим природным или обедненным ураном и получение низкообогащенного урана, который можно использовать только в легководных реакторах. Поэтому была заключена хорошо известная сделка на покупку США российского ВОУ, осуществление которой все еще откладывается из-за финансовых трудностей, ждущих своего разрешения.

 

Для плутония не существует такого же простого решения, поскольку все изотопные составы плутония, которые можно произвести из существующих материалов, могут быть использованы в ядерных зарядах2 . Национальная академия наук определила так называемый "стандарт отработанного топлива" для выбора вариантов уничтожения: все варианты долгосрочного уничтожения должны сделать плутоний примерно таким же недоступным, как плутоний гражданского отработанного топлива. К рассмотрению представлены два варианта, служащих этому стандарту:

 

- производство и использование смешанного оксидного топлива (мокс-топлива), без переработки, в существующих или модифицированных ядерных реакторах, или

 

- остекловывание вместе с высокоактивными радиоактивными отходами.

 

Выбор этих вариантов объясняется тем, что они отвечают стандарту отработанного топлива и находятся на достаточном техническом уровне, позволяющем реализовать их в ближайшем будущем. До минимума сводится время, в течение которого материал хранится в том виде, который делает его пригодным для применения в оружии. Длительное хранение этого материала неприемлемо из-за непредсказуемости дальнейшего развития политической ситуации в России, а также из-за того, что это может быть неверно интерпретировано.

 

Американская энергетика воздерживается от утилизации плутония со времен администрации Картера. По этой причине в США не существует производства мокс-топлива и нет практического опыта сжигания этого топлива в легководных реакторах. В целях предотвращения распространения ядерного оружия, США в своей внешней политике стараются не поддерживать и не поощрять использования в других странах технологий, являющихся элементами закрытого топливного цикла. Однако, США все же построят у себя завод по производству мокс-топлива исключительно в целях ядерного разоружения.

 

В России придерживаются абсолютно другой ядерной политики в гражданском секторе. Там плутоний считается ценным источником энергии, который предпочтительнее использовать в реакторах на быстрых нейтронах. Но в России для реализации этой цели не хватает финансов. Русские полностью отвергают остекловывание, но заинтересованы в технологии мокс, поскольку их целью является установление закрытого гражданского топливного цикла, включающего такие технические услуги, как переработка и конечное уничтожение отходов. Пока же в России не имеется опыта по использованию мокс-топлива в легководных реакторах.

 

"Вариант Ханау"

 

США не одобрили бы строительство завода по производству мокс-топлива в России, потому что это, вероятно, подстегнуло бы ядерный гражданский топливный цикл, что в свою очередь привело бы к производству еще большего количества плутония. Европейские объекты (существующие и строящиеся во Франции, Бельгии, Великобритании и Германии) уже заняты переработкой гражданского плутония и не имеют свободных мощностей. Единственным исключением является почти завершенный завод в Ханау (Германия), недавно оставленный его владельцем - компанией "Сименс"-по причине неодобрения со стороны местной общественности. Использование этого объекта для переработки российского плутония столкнулось бы с некоторыми трудностями, но имело бы и некоторые преимущества. Поскольку укрепление международной безопасности путем уменьшения риска, связанного с выделенным плутонием, отвечает и интересам Германии, она проявляет желание содействовать международным попыткам по разоружению и уничтожению плутония3 . В этом случае топливо можно было бы сжигать в легководных реакторах Германии или других стран, а также в тяжеловодных реакторах канадского типа (КАНДУ).

 

Нижеследующая таблица представляет собой обзор ситуации с лицензиями на мокс-топливо для немецких реакторов на воде под давлением.4

 

Завод На какой стадии находится лицензия Макс. среднее содержание расщепляю- щегося плутония в природном уране (вес в %) Количество элементов мокс-топлива в каждой перезагрузке Количество элементов мокс-топлива в активной зоне реактора % элементов мокс-топлива в активной зоне реактора Макс. оставшееся время эксплуата- ции Средн. выпуск (тонн в год) Общее потребление плутония до полной остановки реактора

Брокдорф имеется, в эксплуа- тации эквивалент 4,0 U-235 - (*) - (*) - (*) 21 32 -

Эмсланд имеется 3,8 16 48 25 23 34 5

Графен- райнфельд имеется, в эксплуа- тации 3,07 16 64 33 16 29 4,6

Гронде имеется, в эксплуа- тации 3,2 16 64 33 19 27 5,4

Изар 2 имеется эквивалент 4.0 U-235 24 96 50 23 28 13

Некарвест- 

хайм 1 имеется, в эксплуа- тации 3,04 - 16 9 11 17 0,5

Некарвест- 

хайм 2 имеется 3,08 - 72 37 24 30 10

Обриг-хайм имеется, в эксплуа- тации 3,8 8 28 26 3 30 0,8

Филипс бург 2 имеется, в эксплуа- тации 3,5 - 72 37 19 28 5,2

Унтервезер имеется, в эксплуа- тации 3,28 16 48 25 13 28 3,5

Библис А обратились за лицензией эквивалент 3,5 U-235 24 80 42 9 28 3,7

Библис B обратились за лицензией эквивалент 3,5 U-235 24 80 42 11 28 4,5

Мюльхайм- Кериш оспорено, эксплуа- тация под вопросом - 24 84 39 21 22

(*) Согласно количеству самогенерирующегося плутония.

 

Согласно таблице, максимальное суммарное количество плутония, которое немецкие реакторы способны потребить, равно примерно 50 тоннам при маловероятном условии, что они будут действовать до конца срока их эксплуатации. Этого недостаточно. Строительство новых реакторов в настоящее время невозможно из-за негативного отношения к этому со стороны общественности. Существуют дополнительные реакторы на кипящей воде, которые не получили лицензии на использование технологии мокс из-за нехватки плутония. Эти реакторы могли бы в принципе получить такую лицензию. Нижеследующая таблица дает краткий обзор.

 

Таблица 2: Немецкие реакторы на кипящей воде (без лицензий на использование мокс-топлива)

 

Завод

Мощность/М We

 

Год начала эксплуатации

суммарная нетто

КВВ Вюргассен 670 640 1975

ККБ Брунсбюттель 806 771 1976

ККП-1 Филипсбург 900 864 1980

ККИ-1 Изар 907 879 1979

ККК Крюммель 1316 1260 1984

КРБ Б Грундремминген 1300 1240 1984

КРБ С Грундремминген 1308 1248 1985

Но даже дополнительное использование этих реакторов не решит проблему. Сейчас обсуждается возможность использования канадских реакторов КАНДУ. Эти реакторы работают на топливе из природного урана, содержащем 0,72% урана-235. Если его заменить на мокс-топливо, то, по примерным подсчетам, мокс-топливо будет содержать около 0,5% плутония вследствие содержания в нем остатков урана-235. Ежегодное потребление Канады составляет примерно 1900 тонн природного урана. Сообщается, что реактор КАНДУ можно было бы на 100 процентов загружать мокс-топливом. Следовательно, ежегодное потребление плутония может равняться примерно 9,5 тоннам.

 

У варианта Ханау есть несколько преимуществ и недостатков, есть и сложная предыстория.

 

История вопроса: изменение в энергетической политике Германии

 

За нескольких десятилетий был накоплен опыт утилизации плутония при использовании широкого спектра различных топливных составов. На смену периоду, когда утилизация плутония в основном происходила в реакторах на быстрых нейтронах, пришел период использования мокс-толива в легководных реакторах.

 

Первые немецкие опыты с использованием мокс-топлива в реакторах на кипящей воде были проведены в 1966 г. на экспериментальных ядерных реакторах в Кале (ВАК), в реакторах на воде под давлением в 1972 г., когда мокс-топливо начали использовать на ядерном реакторе Обригхайма (КВО) (Obrigheim). До 1980 г. был накоплен практический опыт в области конструкции, физики нейтронных процессов и излучения топлива. С 1981 г. мокс-топливо использовалось в других реакторах на воде под давлением. В итоге было переработано около 6,5 тонн плутония, что соответствует более 100000 топливных стержней. Загрузка была ограничена до одной трети активной зоны реактора, хотя существуют лицензии на загрузку этим топливом до 50%. Пока не было проведено практических опытов и выдано лицензий на полную загрузку активной зоны реактора мокс-топливом. Согласно существующим юридическим требованиям, лицензирование полной загрузки активной зоны существующих реакторов мокс-топливом невозможно.

 

До недавнего времени, согласно атомному закону Федеральной Республики Германия, переработка облученных топливных элементов и их утилизация должна была осуществляться в закрытом топливном цикле. В мае 1994 г. в атомный закон были внесены изменения. Теперь он разрешает непосредственное геологическое уничтожение элементов отработанного топлива в качестве возможного варианта утилизации топлива. Поскольку конечного места утилизации до 2010 г., получившего официальное одобрение, не существует, новые права сводятся к свободному выбору временного хранилища. До принятия этой поправки политические решения по атомной энергетике основывались на требовании атомного закона о закрытом топливном цикле.

 

Поскольку мощностей Германии по переработке и хранению топлива не хватало, немецкие предприятия, которые должны предоставлять шестилетние опережающие планы по утилизации отработанного топлива, были вынуждены заключить контракты на его переработку сначала в 1978 г. с компанией "Кожема" (на период 1990-2000 гг.) и несколько лет спустя с фирмой "БНФЛ" (British Nuclear Fuels Limited) (на период 1995-2005гг.). Согласно этим контрактам, известным под названием "Контракты по обслуживанию первоначальной загрузки клиента", предприятия финансируют строительство и эксплуатацию, оплачивая затраты плюс комиссионный сбор и принимают обратно соответствующие количества плутония, переработанного урана и отходов. По их прогнозам, будет переработано примерно 4500 тонн отработанного топлива. Большинство из отработанного топлива по контрактам уже привезено и частично переработано. В 1988-1989 гг. были подписаны последующие контракты, которые предусматривают переработку еще 3000 тонн.

 

После поправок к атомному закону предприятия Германии приостановили действие контрактов на переработку топлива на период после 2000 г., посчитав переработку более дорогой по сравнению с непосредственным уничтожением. В результате этой приостановки, "Кожема" предложила новые контракты, предусматривающие промежуточное хранение и откладывание принятия решения об уничтожении отработанного топлива. Окончательное решение этого вопроса еще не принято из-за возможности использования места геологической утилизации в Горлебене (Gorleben), что тоже окончательно не решено из-за негативного отношения местных властей. Тем не менее, применение мокс-топлива в немецких легководных реакторах и спрос на производство мокс-топлива скорее всего будут снижаться и даже прекратится.

 

Объект по производству мокс-топлива находится в Ханау. Сейчас им владеет и его эксплуатирует компания "Сименс АГ" (Siemens AG), ранее - компания "Алкем Гмбх" (Alkem GmbH). Объект завершен на 95% и обладает производственной мощностью в 120 тонн в год. По плану завод должен был быть введен в эксплуатацию еще в 1993 г., чему воспрепятствовало местное земельное правительство, представляющее собой коалицию антиядерно настроенных социал-демократов и зеленых, использующих всю свою власть для того, чтобы не допустить ввода объекта. Однако федеральные законы выше местных, и поэтому федеральный министр окружающей природы может приказать местному министру окружающей среды выдать лицензии, что и произошло в данном случае. Для этого потребовалось несколько постановлений суда. Но несмотря на то, что новый завод сегодня имеет все необходимые лицензии, их реализация постоянно откладывается. Из-за задержек, судебных издержек и затрат на содержание завода, а также из-за неуверенности в будущем спросе на мокс-топливо, в июне 1995 г. владелец решил отказаться от объекта.

 

В этих условиях существует теоретическая возможность использования объекта для целей разоружения.

 

Угрозы ядерного распространения

 

Завод имеет сложную систему безопасности, разработанную совместно с учеными из лаборатории в Лос-Аламосе в соответствии с требованиями Евратома и МАГАТЭ. У завода есть один вход и один выход. В нескольких местах проходит общий поток материала и осуществляют контроль инспектора по гарантиям. Для успокоения международной общественности не рекомендуется, чтобы завод эксплуатировали только немцы. Целесообразно создать международную структуру, которая обеспечит максимум открытости и контроля. Эта структура должна по крайней мере включать Россию, США и Евратом.

 

В отличие от Германии, в России нет системы международных гарантий, а стандарты физической защиты, контроля и учета материалов намного ниже. Сейчас проходят переговоры между США и Россией по увеличению открытости процесса разоружения, но скорейшего достижения международных гарантий или подключения к этому процессу МАГАТЭ не предвидится. В России нет центральной системы учета ядерных материалов. Учет немецких материалов проводится Евратомом. Дополнительной государственной системы не существует.

 

Американская политика не поощряет закрытые топливные циклы за рубежом, в большей степени это относится к технологии мокс в России. Закрытый топливный цикл в Германии будет свернут в любом случае. Если гражданский плутоний будет заменен военным плутонием исключительно в целях разоружения, этот процесс будет даже ускорен. Рекомендуется реализовать вторую поправку к атомному закону, предписывающую отказ от переработки как варианта уничтожения.

 

Транспортировка может представлять собой опасность с точки зрения распространения. Возможна транспортировка топлива мастер-микс (эталонная смесь по изотопному составу, состоящая из 30% плутониевых и 70% урановых оксидов), через Балтийское море. Это позволит обойти несколько стран Восточной и Центральной Европы. Топливо мастер-микс может быть произведено на российских перерабатывающих заводах. Таким образом, можно избежать непосредственной опасности прямой транспортировки оружейного плутония. В Германии последующая транспортировка может осуществляться по железной дороге, что уже делается в течение нескольких лет. В случае, если этот выбор не принимается местным населением, что вполне вероятно, транспортировка может столкнуться с серьезными проблемами.

 

Издержки

 

Россия верит в экономическую ценность оружейного плутония. Нельзя ожидать принятия варианта Россией, не обеспечив ей экономической выгоды.

 

Немецкие поставщики энергии заявили, что они не пойдут на дополнительные издержки, т.е. более высокую цену за их топливо, чем за обычное урановое топливо. Они также заявили, что технически они могут использовать оба вида топлива и примут дополнительные количества мокс-топлива при отсутствии дополнительных издержек.

 

Первоначально затраты на завод предполагались в размере 750 миллионов немецких марок. За последние годы затраты возросли до 1,1 миллиардов немецких марок. В настоящее время эксплуатационные расходы равны 10 миллионам в месяц. Дополнительные 250 миллионов немецких марок понадобятся для ввода в действие, который возможен в течение двух лет. Вывод из эксплуатации после периода примерно в 20-25 лет будет стоить 550 миллионов. Если предположить, что амортизационные расходы равны нулю, потому что "Сименс" в любом случае оставит завод, и если предположить, что плутоний будет поступать бесплатно, то дополнительные расходы могут быть связаны только с эксплуатацией завода и транспортировкой. Без учета процентных ставок расходы составляют 2115 немецких марок за килограмм. При определении цены уранового топлива должны учитываться закупка природного урана, его конверсия и обогащение, а также производство топлива. Согласно оценкам, это равно 2500 немецких марок за килограмм, поэтому в этом случае разница между мокс-топливом из российского оружейного плутония и обычного уранового топлива будет составлять почти 400 немецких марок за килограмм. Эта разница может быть выплачена России в виде чистой прибыли, в то время как немецкие предприятия будут платить ту же цену, что и за урановое топливо при условии использования его в немецких реакторах.

 

Этот вариант представлен в первом приближении и, возможно, должен быть разработан в деталях. Необходимо учесть некоторые дополнительные расходы: возможно, что международное сообщество потребует дополнительного обеспечения безопасности транспортировки. Затраты на усилия в области разоружения обязательны в любом случае.

 

Поддержка инициативы

 

Этот вариант будет выполним только в случае, если его поддержит общественность в мире и внутри страны. Во-первых, необходимо принятие его Россией. Как было показано выше, экономический аспект будет играть важную роль в принятии решения в России, но не следует исключать возможного влияния других факторов. Например, российский оружейный плутоний является важным символом статуса России как ядерной державы, и перевоз этого материала в Германию - страну, с которой в прошлом воевали и которую победили, но находящуюся в гораздо более хорошем экономическом состоянии, - может вызвать негативную реакцию. Важным аспектом является взаимность. Возможно Россия не захочет начала уничтожения раньше, чем это начнут делать Соединенные Штаты. Но временные сроки в США будут больше, поскольку там пока нет необходимого для этих целей объекта. Во-вторых, необходимое требование - согласие Европейского Союза и сотрудничество Евратома. Здесь могут возникнуть проблемы, поскольку этот вариант противоречит интересам французских и британских переработчиков5 . В-третьих, необходимо согласие США. Это предложение сейчас обсуждается в администрации США и, хотя кажется, что оно находит понимание, тем не менее, его противники могут возразить, что это будет поощрением закрытого топливного цикла.

 

Принятие внутри страны является намного большей проблемой. Большинство населения Германии настроено против ядерной энергии и хочет свернуть ядерную энергетику. Красно-зеленое правительство земли Гессен выступает за прекращение эксплуатации завода в Ханау. Это особенно относится к зеленым, которые считают антиядерную позицию частью своей идеологии, поэтому каких-либо изменений ожидать не приходится. С другой стороны, стремление к ядерному разоружению - тоже часть их идеологии. Когда в апреле 1995 г. началось общественное обсуждение этого варианта, появились первые протестующие статьи в прессе: например, 31 мая 1995 г. парламент земли Гессен проголосовал за отклонение этой идеи и за признание ее "нелепой и опасной". Аргументация включала следующие тезисы:

 

-Разоружение служит только предлогом, действительная цель инициативы - выживание ядерной энергетики;

 

- Нельзя допустить эксплуатации реакторов в течение еще нескольких десятилетий;

 

- Это не самый быстрый метод из-за ограниченного количества реакторов, остекловывание было бы быстрее; - Транспортировка будет слишком опасна;

 

- Оружейный плутоний в Ханау не имеет лицензии, опасности не исследованы;

 

- Остекловывание было бы самым быстрым решением. Российский и американский оружейный плутоний должен быть немедленно поставлен под международный контроль.

 

Тем временем все демократические партии начали более тщательное рассмотрение различных аспектов этого варианта, стали привлекать к этому специалистов. Но даже в маловероятном случае согласия с этим вариантом всех демократических партий, общественность скорее всего будет медлить с его принятием. В случае, если удастся убедить правительство Гессена, следует ожидать, что оно будет настаивать на полном прекращении всей дальнейшей переработки в гражданских целях. Возникает прямое противоречие коммерческим интересам Франции и Великобритании, что может уменьшить вероятность достижения европейского консенсуса. И все же европейцы должны понимать, что это может произойти и без эксплуатации объекта в Ханау.

 

Временные рамки

 

Теоретически, временные рамки для осуществления "варианта Ханау" могут быть самыми сжатыми в сравнении с другими вариантами, которые рассматриваются в настоящее время. Не потребуется строить новый завод, в отличие от варианта со строительством в России, сроки которого неясны. Производство мокс-топлива можно начать в течение ближайших двух-трех лет. При ежегодном потреблении плутония в количестве около 5 тонн понадобится 20 лет для переработки 100 тонн избытков российского оружейного плутония. После начала одновременного сжигания плутония в реакторах потребуется в общей сложности около 25 лет, чтобы оружейный плутоний превратить в отработанное топливо.

 

Вариант остекловывания еще нуждается в изучении, хотя уже сейчас ясно, что он выполним. Тем не менее, необходимы дальнейшие исследрвания относительно добавления плутония, для чего пока недостает еще практического опыта. Кроме этого, финансирование варианта по остекловыванию представляет собой еще больше проблем.

 

На практике, временные рамки варианта Ханау могут быть сильно отодвинуты из-за его неприятия общественностью. Возможно понадобится повторное получение официальных разрешений из-за различающегося состава российского оружейного плутония. Действующие лицензии относятся только к ядерным материалам с максимальным содержанием плутония-235 в 95%. Согласно процедуре повторного получения официальных разрешений, граждане имеют возможность оспорить их в суде, что может значительно задержать ввод в действие объекта. Альтернативным вариантом, при котором возможно избежания процедуры повторного получения лицензий, было бы добавление некоторого количества реакторного плутония при производстве топлива мастер-микс в России. Это вошло бы в противоречие с целями разоружения, но не с коммерцией.

 

Предыдущий опыт также показывает, что сотрудничество земельных властей является необходимой предпосылкой. Не рекомендуется насильно осуществлять "вариант Ханау" против желания земельных властей. И маловероятно, что такое желание появится.

 

Выводы

 

Даже если "вариант Ханау" будет принят, на его осуществление потребуется по меньшей мере 20 лет. Скорее всего, он долгое время не будет принят. Поэтому безопасное хранение в любом случае должно стать приоритетной задачей. Оно должно гарантировать от нападений и аварий и отвечать высоким стандартам физической безопасности, учета и контроля6 . В Германии и Европе существует многолетний опыт хранения плутония в рамках государственной системы физической защиты и международного учета и гарантий. Это предоставляет широкий выбор возможностей сотрудничества и должно стать первоочередной задачей независимо от осуществления любого варианта уничтожения.

 

1 Национальная академия наук, Комитет по вопросам международной безопасности и контроля над вооружениями, "Утилизация и уничтожение излишков оружейного плутония", Вашингтон 1994 г.; Национальная академия наук, Комитет по вопросам международной безопасности и контроля над вооружениями, "Утилизация и уничтожение излишков оружейного плутония: варианты для реакторов", Вашингтон 1994 г.

 

2 E. Kankeleit, C. Kuppers, U. Imkeller, Bericht zur Waffentauglichkeit won Reaktorplutonium, Report IANUS-1/1989, и C. Mark: Explosive Properties of Reactor-Grade Plutonium, Science @ Global Security, Vol. 4, pp.111-128, 1993

 

3 Недавно завершенное американско-германское исследование рекомендует действия по целому ряду напрвлений, включая помощь в физической защите, контролю и учету и относящихся к нему проектов, а также помощь по строительству хранилищ. Национальная академия наук и Немецко-американский академический совет: "Американо-германское сотрудничество по уничтожению излишков оружейного плутония, июль 1995 г."

 

4 Wolf-M. Liebholz, Jahrbuch der Atomwirschaft 1994 (Ежегодник атомной экономики).

 

5 Этот момент часто забывается аналитиками-неевропейцами. Например, недавняя инициатива по уничтожение предполагает поставлять произведенный в США мокс-топливо европейским потребителям, что означало соперничество с "Кожемой" и "БНФЛ". Она исходила из того, использование мокс-топлива вместо уранового уже в интересах Европы; не учитывался коммерческий интерес в переработке и уничтожении отработанного топлива. Игнорировалось и то, что Евратом будет в принципе отстаивать интересы европейской ядерной промышленности, если только не будет достигнут консенсус в Европе по отказу от этого принципа в высших интересах. См. Совет по защите природных ресурсов США: Предложение по уничтожению американского плутония из оружия, 16 ноября 1994 г.