Первая половина 20 века завершилась крупнейшей победой науки – техническим решением задачи использования громадных запасов энергии тяжелых атомных ядер – урана и тория. Этого вида топлива, сжигаемого в атомных котлах, не так уж много в земной коре. Если всю энергетику земного шара перевести на него, то при современных темпах роста потребления энергии урана и тория хватит лишь на 100 – 200 лет. За этот же срок исчерпаются запасы угля и нефти.
Вторая половина 20 века будет веком термоядерной энергии. В термоядерных реакциях происходит выделение энергии в процессе превращения водорода в гелий. Быстро протекающие термоядерные реакции осуществляются, как говорилось выше, в водородных бомбах. Сейчас перед наукой стоит задача осуществления термоядерной реакции не в виде взрыва, а в форме управляемого, спокойно протекающего процесса. Решение этой задачи даст возможность использовать громадные запасы водорода на Земле в качестве ядерного топлива.
В термоядерных реакторах, безусловно, будет использоваться не обычный, а тяжелый водород. В результате использования водорода с атомным весом, отличным от наиболее часто встречающегося в природе, удастся получить ситуацию, при которой литр обычной воды по энергии окажется равноценен примерно 400 литрам нефти. Элементарные расчеты показывают, что дейтерия (разновидность водорода, которая будет использоваться в подобных реакциях) хватит на земле на сотни лет при самом бурном развитии энергетики, в результате чего проблема заботы о топливе отпадет практически навсегда.
"Безопасность АЭС"
На многих атомных станциях и в России, и в других странах периодически случаются аварии разной степени опасности. За состоянием всех атомных станций мира, особенно после страшной аварии на Чернобыльской АЭС (Украина) в апреле 1986 г., следят представители международной организации по использованию атомной энергии — МАГАТЭ. По их мнению, все АЭС типа Чернобыльской, которые имеются в России, и сама Чернобыльская станция на Украине должны быть либо совсем остановлены, либо временно приостановлены для капитального ремонта и усовершенствования систем безопасности на них.
Как ещё можно сделать атомные станции более надёжными и безопасными? При строительстве любой АЭС наиболее ответственным является выбор конкретного места её размещения. По принятым во всём мире требованиям к размещению АЭС должны быть учтены прочность грунта, на котором станция будет построена, возможность землетрясения, наличие водных источников, достаточных для охлаждения реакторов, близость крупных населённых пунктов и многие другие факторы, обеспечивающие максимальную безопасность станции.
И тем не менее после аварии на Чернобыльской станции и ряда других, менее серьёзных аварий в России и других странах мира всё больше людей сомневаются в безопасности использования атомной энергии в мирных целях.
И сколько бы ни улучшались системы защиты станций, трудно теперь убедить людей, что аварии невозможны, раз уж они случались. Возможность аварии на АЭС — самая большая опасность атомной энергетики.
Кроме того, гораздо более реальна опасность малых доз радиоактивного загрязнения, которые получают тысячи людей, непосредственно работающих во всём цикле производства электроэнергии с помощью ядерного топлива, — от добычи и обогащения этого опасного топлива до захоронения остатков его переработки и всех попутно загрязнённых радиоактивностью материалов и приборов. И хотя учёные и инженеры постоянно изобретают всё более совершенные способы защиты от таких малых доз радиации, до конца избавиться от этой опасности пока не удается.
Ещё одна опасность атомной энергетики — радиоактивные отходы. Каким образом избавляются сегодня от радиоактивных отходов, образующихся в процессе работы ядерного топлива? Первое, что делают, — стараются собрать все, даже ничтожно малые количества загрязнённых материалов. Процесс очищения загрязнённых предметов, одежды, материалов и даже людей называется дезактивацией. С помощью специальных моющих растворов смывают мельчайшие радиоактивные частицы со всех дезактивируемых предметов или с людей. Затем тщательно собранные таким образом радиоактивные вещества, смешанные с очищающей жидкостью, упаривают и сгущают, чтобы по возможности уменьшить их в объёме. После этого густой осадок либо закачивают в специальные скважины, либо бетонируют, заливают жидким стеклом. Все эти способы дезактивации позволяют лишь собрать и изолировать от природы и людей большую часть радиоактивных веществ, образовавшихся в процессе использования ядерного топлива. Но окончательно безопасными ядерные отходы станут очень не скоро — иные из них будут представлять опасность и через миллионы лет, до полного естественного распада их ядер и превращения в другие, не радиоактивные вещества. Найти же место, где можно было бы хранить такие отходы столь долго и при этом надёжно, становится всё труднее.
Один из распространённых сейчас способов захоронения радиоактивных отходов — затопление контейнеров с ними в морях и океанах.
Природные радиоактивные элементы растворены в морской воде, и сравнительно небольшое увеличение их содержания может быть не так уж и опасно. К тому же в морской воде довольно много урана. Одно время даже всерьёз обсуждался план его «добычи» из воды. Однако совсем другое дело, если в океаны и моря попадут новые, искусственно созданные радиоактивные элементы, особенно плутоний. Он является не только элементом, не встречающимся в природе, но и сверхтоксичным, ядовитым веществом. Например, для человека доза плутония лишь в 0,0001 г — смертельна! Именно эта угроза заставляет страны, владеющие атомным производством, остерегаться захоронений под водой, особенно на глубине менее 3 тыс. м.
Некоторыми учёными был предложен и другой возможный вариант избавления от радиоактивных отходов: различными путями выбрасывать их в ближний или дальний космос — в околоземное или даже околосолнечное пространство. Но противники этого способа захоронения предупреждают об опасности столкновения с контейнерами, наполненными отходами или их осколками, будущих космических кораблей. Загрязнить ещё и космос на многие века пока не решается ни одна страна.
А пока — трудно найти место для их хранения, особенно в густонаселённых странах, например в Западной Европе, где практически нет свободных территорий. Такие страны вынуждены либо рисковать и захоронять радиоактивные отходы у себя вопреки протестам населения, либо пытаться отправить свои опасные отходы в другие страны, имеющие ещё свободные территории и подходящие условия для захоронения отходов.
Оказывается, что в России с ее огромными неосвоенными просторами на Севере и Востоке ищут и находят места для захоронения радиоактивных отходов не только отечественной атомной промышленности, но и бывших союзных республик (стран СНГ), и даже более дальних наших соседей из Европы и Азии. При этом нельзя забывать, что радиоактивные отходы будут опасны дольше времени «жизни» политических границ между странами. И никто не может сегодня предвидеть, на чьей территории они окажутся через сотни лет, и как к ним отнесётся новое поколение? Всё это дополнительно осложняет отношение к ядерной энергетике. Всё чаще звучат призывы, требующие отказаться от использования ядерного топлива вообще, закрыть все атомные станции и возвратиться к производству электроэнергии на тепловых электростанциях (ТЭС) и гидроэнергетических станциях (ГЭС), а также использовать так называемые возобновимые — малые, или «нетрадиционные», — виды получения энергии. К последним относят прежде всего установки и устройства, использующие энергию ветра, воды, солнца, фитомассы (растительной массы), геотермальную энергию (энергию гейзеров, горячих вод из скважин и т.п.), а также тепло, содержащееся в воде, воздухе и земле.
Правда, ветряные и водяные мельницы известны уже очень давно, и в этом смысле как раз они-то и могут считаться традиционными. Но за последние сто лет они были почти полностью вытеснены сначала тепловыми, а затем и гидроэлектростанциями очень большой мощности. Более правильно всё-таки будет называть их электростанциями на возобновляемых ресурсах в отличие от невозобновляемых источников энергии — угля, нефти и газа. Сжигать же эти невозобновимые виды ископаемого углеводородного сырья - всё равно что топить ассигнациями (бумажными деньгами), по мнению выдающегося русского учёного-химика Дмитрия Ивановича Менделеева.
Начиная с 1964 г. в СССР строились атомные электростанции больших мощностей. Сегодня около 11% всей электроэнергии в России получают на атомных электростанциях. Закрыть их или хотя бы временно остановить некоторые станции — значит создать энергетический «голод»
Представим себе, что из земли выходит конец трубы, из которой истекает пар. Этот пар можно направить либо на турбину, либо прямо подавать в дома для отопления.
Сам пар — рабочее тело — создается на глубине под землей с помощью ядерного реактора. Другими словами, имеем искусственный гейзер, создаваемый с помощью атомной энергии. А использование рабочего тела происходит уже на поверхности земли. Таким образом, безопасная ядерная энергетика есть смешанная подземно-наземная энергетика. Создающий наибольшую опасность ядерный реактор — генератор рабочего тела — под землей, на безопасной глубине, устройства использования рабочего тела, не создающие опасности — на поверхности земли.
С поверхности к ядерному реактору ведет только шахта лифта, которая находится постоянно под замком, так как в нормальном режиме под землей нет обслуживающего персонала. Опасность терроризма, а также военного нападения полностью исключается.
Этим полностью используются достоинства ядерного топлива — отсутствие потребности в атмосферном воздухе и малая потребность в топливе. Ведь доставить на глубину раз в два-три года сборку ТВЭЛов совсем не то же, что доставлять туда ежедневно эшелоны с углем, если бы мы на его месте разместили угольную топку.
Ядерный реактор чрезвычайно компактное устройство. И это также благоприятствует размещению его под землей.
Но разместив ядерный реактор под землей, мы этим самым включили новый физический фактор — гравитацию. И новый принципиальный момент состоит в том, чтобы сделать этот фактор технологическим. Другими словами, размещать ядерный реактор не просто на безопасной, а на технологической глубине, определяемой требуемыми характеристиками пара. Вместо ненадежного механического насоса, являющегося источником движения рабочего вещества в реакторе, использовать абсолютно надежную гравитационную силу, отказ которой невозможен.
Итак, две главные сущности безопасной ядерной энергетики:
1. Разделение устройств создания рабочего тела и его использования по глубине.
2. Размещение ядерного реактора на технологической глубине, обеспечивающей получение рабочего тела с требуемыми характеристиками.
Безопасная ядерная энергетика - неотъемлемая часть глобальной энергетической безопасности. Такое мнение высказал министр промышленности и энергетики Российской Федерации Виктор Христенко, выступая на заседании "круглого стола" "Стабильность, безопасность и устойчивость азиатской углеводородной экономики", состоявшемся в ходе конференции министров энергетики России, Азербайджана, Казахстана, Туркменистана, Индии, Китая, Республики Кореи и Японии 25 ноября в индийской столице Нью-Дели.
В контексте процессов, происходящих на мировом энергетическом рынке, российский министр отметил увеличивающийся разрыв между резким ростом потребности развивающихся азиатских стран в энергоресурсах и ограниченностью дополнительных мощностей по добыче нефти, а также между объемами потребления и объемами производства нефти и газа в наиболее экономически развитых странах и бурно развивающихся экономиках. Все эти обстоятельства выдвигают на передний план проблему энергетической безопасности.
Говоря о предстоящем саммите "восьмерки", Виктор Христенко предложил внести в число вопросов повестки дня, в частности, развитие безопасной ядерной энергетики, в том числе с замкнутым топливным циклом, интенсификацию научных исследований и внедрение новой энергетики (водородной, термоядерной, возобновляемой, низкоуглеродной и др.).