Эксперт № 04 (2013)

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 « Эксперта» за 2012 год). Нам стали звонить, говорить, что мы потакаем новым « Панамам», рассчитанным на коррупционное освоение бюджетных денег.

— 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.

Вот вы спрашивали, как связана моя научная деятельность, работа моего института с «Глобальной энергией», а ведь у меня есть и прямой ответ. В формулах для норм расчетов котельных агрегатов, созданных в 50–70-х годах прошлого века, половина принадлежит Кутателадзе и его коллегам, еще часть — Институту теплофизики СО РАН. Невозможно ведь делать новое энергооборудование, не имея норм расчетов. Для создания энергетических машин инженерам нужна пища, вот мы ее и даем — и будем давать дальше. Станем исследовать турбулентность жидких металлов, теплообмены разные, там же никто толком не мерил, и потому неожиданности могут открыться фантастические. Помимо того, глядишь, и у нас самих может получиться какая-нибудь прикладная разработка.

— Владимир Елиферьевич, Институт теплофизики курировал проект первой в мире бинарной Паратунской геотермальной станции. Пишут, что вы лично заложили основы теории абсорбционных тепловых насосов и выпускаете уже четвертое их поколение, разработали еще ряд направлений экологически чистой энергетики и энергосберегающих технологий.

— Первую бинарную станцию, Паратунскую ГеоЭС, поставили на Камчатке Самсон Кутателадзе, профессор Розенфельд и их ученики Москвичева и Петин. Действительно это была первая в мире станция, где геотермальным теплом разгонялся фреон, и он уже крутил турбинку. Потом наши ребята-инженеры, ту станцию проектировавшие, переехали из Харькова в Тель-Авив и создали известную фирму «Арманд», она сейчас выпускает турбины на озонобезопасных фреонах. Все от нас пошло, забегая вперед, я подумываю такую технику и наши тепловые насосы в комплексе с водородными топливными элементами использовать. С геотермальной энергетикой я, в свою очередь, вплотную столкнулся, когда занимался теми же тепловыми насосами, и сейчас понимаю, что ничего нельзя идеализировать из таких технологий: где-то это пойдет, где-то просто невозможно использовать. Не потому, что не выгодно, а, например, из-за экологии. Как устроен тепловой насос? Он перекачивает тепло низкого потенциала в тепло более высокого. Ты берешь более теплую воду из-под земли, греешь фреон, а охлажденную в системе воду возвращаешь обратно в землю. У нас на Байкале работают две маленькие станции. Они берут воду с температурой 6 градусов, а сбрасывают в озеро с температурой 3 градуса, и за счет этой разницы тепловой насос отапливает помещения. Путин был там, видел и удивлялся, но там есть куда сбросить воду. Мы много ставили таких насосов и в других местах. Берешь подземное тепло, — а в Новосибирске много мест, где вода под землей с температурой 30 градусов, бери да радуйся, — а сталкиваешься с бедой. И мы поняли это после пяти-семи лет эксплуатации. Воду-то ты отработал и качаешь ее назад в скважину, а она забивается внизу, некуда ее деть, мы и не подозревали, что воду грунт отдает легко, а принимает назад ее очень долго и тяжело, а в какой-то момент совсем перестает. Выливать в реки? Выливали мы в Чергу на Алтае, ну и сразу лучшая река района стала портиться. Пришлось ту станцию закрывать.

— Вы как- то рассказывали нам, что технологии электроэнергетики развиваются таким образом, что стремятся к использованию все большей доли водорода из состава горючего, что сам водород — идеальное топливо. Но, похоже, и традиционные источники энергии проживут еще не один десяток лет.

— У водородной энергетики и экономики в конечном итоге, я думаю, лет так через тридцать, громадное будущее. И уже элементы этого будущего наметились: бегают разные водородные автомобили, разрабатываются и испытываются технологии различных топливных элементов. Конечно, все будет двигаться в этом направлении. Смотрите, жгли древесину как топливо, водорода там совсем немного, стали жечь уголь — водорода в нем побольше, стали жечь газ — в метане еще больше доля водорода. Соединенные Штаты Америки с населением в пять процентов от мирового потребляют 25 процентов мировой энергии или что-то около того. При достижении 95 процентами населения Земли уровня потребления энергии, уже существующего в США, будут использованы все углеродсодержащие топлива в мире, и человечество окажется на пороге практической гибели в результате необратимой гибели природы. Потому-то сейчас выходят на использование самого водорода, это уже вопрос выживания. Потом, самое выгодное — водород жечь. Это ясно, потому что техника станет намного компактнее. Сравните паровой угольный котел и топливный элемент — это уже совсем другая машина. Если говорить языком теплофизики, в чем главное преимущество водорода? При сжигании любого органического топлива работает термодинамика обратимых процессов, где максимальный теоретический КПД, определяемый как разница верхней температуры пара минус температура окружающей среды, деленная на нижнюю температуру, для комбинированного цикла газ—пар составляет 55 процентов максимум. А при использовании водородных топливных элементов работает совсем другая термодинамика — необратимых процессов, тут уж КПД может достигать 95 процентов. Но водород — все же дело будущего. Другое направление — это миниатюризация элементов традиционной тепловой энергетики: так, благодаря новым материалам и более тщательному изучению различных термодинамических процессов диаметр трубок котельных агрегатов можно уменьшить с 20 до 5 миллиметров. Представляете себе масштаб революции, которая ожидает привычную нам теплоэнергетику!

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. Разные станции надо строить, единственное, против чего я категорически возражаю, — это биоорганическое топливо.

Все это найдет своего потребителя. Пример: сейчас человечество стало стремиться жить в небольших городах, в маленьких поселках; зачем в какую-нибудь глушь линию передачи тянуть — там будет небольшая локальная энергетика. Вот у меня домик в тайге, там у меня печка на дровах, которая без всяких двигателей вырабатывает электроэнергию, просто используя устройство с ячейками Пельтье — телевизор работает, свет горит. Или топливный элемент водородного автомобиля можно к домашней сети подключить. Но не надо только это к большому заводу пытаться пристроить.