В ННЦ ХФТІ планується протягом найближчих 4-х років розробити та спорудити спільно з Аргонською національною лабораторією США нову дослідну установку «Джерело нейтронів, засноване на підкритичній збірці, яка керується електронним прискорювачем» («Джерело нейтронів»). Фізичне обґрунтування розроблене також в співпраці з цією лабораторією.

 

В назві установки, що розробляється, важливим моментом, який визначає її ядерну безпеку, є слова «…засноване на підкритичній збірці».Часто в побутовому використанні підкритичною збіркою також називають реактор з підкритичною збіркою. Це велика помилка – реактором є пристрій, де здійснюється ланцюгова ядерна реакція поділу урану-235, тоді як підкритична збірка - це пристрій, що при будь-яких умовах не може перейти до критичного стану. Підкритичні збірки використовуються при зберіганні й транспортуванні ядерних матеріалів та твелів, при зупинці ядерних реакторів.

 

На фізичній мові стан ядерної системи характеризується коефіцієнтом розмноження нейтронів (К_еф). Якщо К_еф<1, то це підкритична збірка, якщо К_еф>1 – це реактор або вибуховий пристрій. Реакція поділу урану в підкритичній збірці може здійснюватися лише від зовнішніх нейтронів, але якщо К_еф<1, ланцюгова реакція виключена повністю, це й забезпечує безпеку підкритичних збірок.

 

Пропозиції щодо використання підкритичних збірок у ядерній енергетиці з’явилися в середині 50-х років минулого століття з метою підвищення безпеки ядерної енергетики. Однак застосування таких систем тривалий час стримувалось відсутністю потужних джерел нейтронів. Такі установки часто, особливо на початку розвитку, називали «ядерними системами, що приводяться в дію прискорювачами» або англійською абревіатурою ADS (Accelerator driven system). Підвищена активність у світі щодо дослідження та використання підкритичних збірок пов’язана, з одного боку, з розвитком прискорювальної фізики та техніки, з другого - з ростом ядерної енергетики й новими проблемами, що при цьому виникають.

Існуюча ядерна енергетика, яка основана на водо-водяних реакторах, має неперевершені економічні показники, високу безпеку й екологічність порівняно з традиційною енергетикою на основі вуглеводного палива. Однак в міру її стрімкого зростання (особливо в останній час) стали проявлятися недоліки цієї енергетики.

 

Перш за все, це малий обсяг використання сировинних копалин, так як урану-235 міститься лише 0,71%, а решта - уран-238, який можна використовувати у вигляді ядерного палива в бридерних установках, однак такі установки тільки розробляються, так що розробка реактора бридера з коефіцієнтом напрацювання вторинного палива вище одиниці поки що викликає питання із-за нехватки нейтронів, отже тільки використання додаткових зовнішніх нейтронів в підкритичних збірках може вирішити проблему використання урану-238 у якості ядерного палива. Використання підкритичних збірок, що керуються прискорювачами, дозволить використовувати як паливо також торій-232. Без реалізації бридерних систем вік ядерної енергетики буде дуже коротким, так як розвіданих запасів урану-235 ледве вистачить на 100 років при все зростаючих обсягах його споживання.

 

Друга головна проблема існуючої ядерної енергетики повя'зана з накопиченням великої кількості відпрацьованого ядерного палива з високою радіотоксичністю. До середини 90-х років минулого століття існувала думка, що опромінене паливо підлягає захороненню в глибоких геологічних сховищах. Аналіз радіотоксичності свідчить, що спочатку переважає активність продуктів поділу урану-235, а потім (приблизно через 70-80 років) починає переважати радіотоксичність трансуранових елементів (плутонію, каліфорнію тощо), активність яких на небезпечних рівнях залишається понад мільйон років. Сьогодні ж термін працездатності інженерних споруд, які створює людина, не перевищує 100 - 200 років. Трансуранові елементи – це чудове ядерне паливо, для спалювання якого також необхідні підкритичні збірки, що керуються прискорювачами.

 

У зв’язку з цим сьогодні МАГАТЕ пропонує так зване відкладене рішення проблем відпрацьованого ядерного палива. Пропонується до 5-ти років зберігати відпрацьоване ядерне паливо в басейнах витримки на ядерних енергоблоках, потім до 70-ти років зберігати в сухих сховищах на території атомних станцій або в централізованих сховищах. Після цього можлива переробка відпрацьованого ядерного палива з розподілом на актиніди (уран, плутоній та інші трансуранові елементи), продукти поділу урану-235 (з виділенням особливо небезпечних радіонуклідів) та малоактивних конструктивних матеріалів. Актиніди можна і потрібно спалювати в ADS, найбільш небезпечні радіонукліди трансмутувати в ADS, стабільні або радіонукліди з малим терміном життя, слабоактивні конструкційні матеріали ховати в спеціальних геологічних структурах. Таким чином, у перспективі ADS дозволять зробити ядерну енергетику безпечною й екологічно чистою.

 

Сучасна активність у світі відносно розробки підкритичних збірок, що керуються прискорювачами, започаткувалась у середині 90-х років минулого століття завдяки циклу робіт нобелівського лауреата Карло Рубіа з колегами, в яких були показані їх визначні можливості щодо безпеки, екології, спаювання урану-238 та торію-232, спалювання мінорних актинідів й трансмутації особливо небезпечних радіонуклідів.

 

Більшість ядерних країн (США, Росія, Франція, Німеччина, Індія, Китай, Бразилія, Аргентина) розробляють підкритичні системи, що керуються прискорювачами. Навіть наші сусіди в Білорусі зараз досліджують дві підкритичні збірки - «Ялина-Теплова» та «Ялина-Бустер» - з широкою міжнародною участю. Існує спеціальна програма МАГАТЕ, яка координує розробки цих систем.

 

Більшість таких досліджень здійснюється на установках з майже нульовою потужністю. В Японії та Китаї розробляються установки на значні теплові потужності. Однак до цього часу жодні дані не опубліковані. В Бельгії країни Європейського Союзу розробляють проект такої установки на теплову потужність 50-100 МВт, яку планується запустити в 2021 році.

 

ННЦ ХФТІ спільно з Аргонською національною лабораторією розробили концептуальний проект установки «Джерело нейтронів, засноване на підкритичній збірці, яка керується електронним прискорювачем», передбачається спорудити її на проммайданчику ННЦ ХФТІ з запуском в 2014 році. Це буде перша ядерна установка, розроблена в Україні українськими фахівцями. Теплова потужність, що планується, досягне 250 КВт, вона повністю визначається можливостями прискорювача, який буде використаний.

 

Крім досліджень властивостей підкритичних збірок, «Джерело нейтронів» дасть великі можливості щодо:

- виробництва усіх медичних ізотопів, які зараз використовуються в світі;

- опромінення біологічних об’єктів (у тому числі нейтронна терапія);

- радіаційного матеріалознавства;

- сертифікації матеріалів (у тому числі харчових продуктів);

- дослідження наноматеріалів та нанотехнологій.

 

Таким чином, Україна може розробити сучасну ядерну установку з широкими можливостями досліджень в різних галузях фізики, хімії, біології, медицини та для підготовки фахівців в ядерній сфері.

Зараз дамо відповіді на ряд конкретних обвинувачень.

 

Перш за все розробляється не реактор, а підкритична збірка, що керується прискорювачем, і, як сказано вище, ядерний вибух повністю виключений, так як урану-235 для цього недостатньо.

 

Санітарна зона «Джерела нейтронів» буде обмежена стінами будівлі, в зв’язку з цим вплив на населення та зовнішнє середовище виключений. Це забезпечується елементами радіаційного захисту, які ретельно розраховані та сконструйовані. Радіаційне навантаження на персонал буде в кілька разів меншим від дози, що допускається.

 

В установці буде використане сучасне ядерне паливо типу ВВР-М2 з щільністю щодо урану 2,7 г/см³, яке спеціально розробляється для нашої установки. Подібне паливо використовується на багатьох дослідницьких реакторах і не має ніяких зауважень. У подальшому планується використовувати й інше паливо по мірі його розробки.

 

Імпульсний характер роботи прискорювача забезпечує великі переваги при проведенні досліджень на пучках нейтронів, так як для вимірювання залежностей від енергії нейтронів використовується час-прольотна техніка. На дослідницьких реакторах з цією метою використовуються механічні переривники пучка нейтронів, що значно знижує ефективність досліджень.

 

Фахівці ННЦ ХФТІ давно і плідно досліджують можливості використання підкритичних збірок для різних застосувань, пропозиція щодо розробки «Джерела нейтронів» виходила теж від спеціалістів ННЦ ХФТІ.

Відповідно до Закону України «Про використання ядерної енергії та радіаційну безпеку» при розробці нової ядерної установки необхідно пройти складний шлях щодо отримання згоди на її розробку та спорудження.

 

Стисло перерахуємо найбільш значні заходи:

-            постанова КМ України про надання організації-розробнику статусу організації, що експлуатує ядерну установку;

-            публікація заяви про наміри спорудження ядерної установки, яка узгоджена з місцевими органами екологічної безпеки, головним санітарним лікарем області і головним архітектором м.Харкова;

-            розробка техніко-економічного обґрунтування (ТЕО) до складу якого також входять:

·     оцінка впливу ядерної установки на зовнішнє середовище;

·     оцінка впливу зовнішнього середовища на ядерну установку;

·     звіт про обґрунтування ядерної безпеки установки;

·     звіт про відповідність установки санітарним нормам України;

-            комплексна державна експертиза ТЕО;

-            затвердження ТЕО розпорядженням КМ України;

-            розробка проекту установки;

-            комплексна державна експертиза проекту;

-            затвердження проекту розпорядженням КМ України на основі результатів комплексної експертизи;

-            розробка робочої документації;

-            отримання ліцензії на будівництво та введення в експлуатацію.

 

І це ще не повний перелік документів дозвільного характеру, який необхідно отримати перед початком спорудження «Джерела нейтронів».

Таким чином, звинувачення ННЦ ХФТІ в ігноруванні законів України при розробці «Джерела нейтронів» є необґрунтованими.