Спор о тяжелом металле
Юрий Угольников
«Троицкий вариант — Наука» №1 (445), 13 января 2026 года
Оригинал статьи на сайте «Троицкого варианта»
Регулярные читатели моих заметок, наверное, уже поняли, что я с большим интересом отношусь к мирному атому. На мой взгляд, без развития ядерной — а в недалеком будущем, надеюсь, и термоядерной — энергетики невозможно поддержание экологического равновесия на Земле. Да и освоение планет Солнечной системы без создания ядерных — а в дальнейшем опять же и термоядерных — двигателей и буксиров тоже выглядит крайне проблематичным.
Человечество сейчас остро нуждается в атоме. Более того, оно нуждается в разработке новых технологий в этой сфере. Атомный век, кажется, только начался — первая в мире атомная электростанция, Обнинская, открыта всего 71 год назад, — но атомной энергетике уже грозят немалые трудности.
Небольшое отступление. В атомном реакторе если не всё, то очень многое зависит от нейтронов. Нейтроны в этом контексте делятся (в смысле классифицируются) очень специфично — на быстрые и тепловые. Звучит странно: представьте, если бы вы сказали, что нечто делится на мягкое и холодное. Но в этом есть своя физическая логика. Если быстрый нейтрон хорошенько замедлить об атомы разных веществ (нейтроны неплохо замедляет водород, это открыл еще Энрико Ферми в 1940-х годах), он попадет в тепловой спектр энергии. Помимо этих двух классов, еще есть промежуточные нейтроны, которые и не совсем быстрые, и не совсем тепловые — их тоже пробуют применять в атомной энергетике и возлагают на них некоторую надежду, но сейчас не о них, вернее, не о них в первую очередь. Большинство ныне существующих атомных реакторов АЭС — это реакторы именно на тепловых нейтронах. Быстрые нейтроны пока не настолько в почете у энергетиков, хотя именно наша страна имеет уникальный — еще советский — опыт в строительстве реакторов на быстрых нейтронах.
Зачем я обо всем этом заговорил? В абсолютном большинстве современных реакторов в качестве топлива используется только обогащенный уран с повышенным содержанием изотопа уран-235, а он довольно редкий, его доля в мировых запасах урана составляет менее 1%. А поскольку и сам уран не самый распространенный в природе элемент, запасы ценного изотопа стремительно расходуются. Соответственно, человечество ищет альтернативы: дешевые и сравнительно безопасные (что в ядерной энергетике немаловажно) способы наработки топлива из обедненного урана. Это можно сделать, преобразовав его в плутоний-239, или попытаться использовать торий, который можно превратить в другой радиоактивный изотоп урана, 233-й. Торий, пожалуй, самый перспективный элемент для будущего ядерной энергетики — он намного (где-то в три раза) более распространен, чем уран, т. е. теоретически мог бы обеспечивать ядерную энергетику топливом еще тысячелетия и тысячелетия. Но пока со сложнейшей задачей по его использованию справилась одна-единственная страна. Впрочем, об этом позже.
Итак, мирный атом нуждается в новом топливе, а причем здесь быстрые нейтроны? Реакторы на быстрых нейтронах как раз и способны помочь в решении вопроса с дефицитом урана-235 — их можно применять для наработки ядерного топлива. Это не значит, что на других реакторах она невозможна. Возможна, и такие проекты есть. Об одном — уже не новом — я скажу чуть позже. Но, повторю, реакторы на быстрых нейтронах выглядят перспективно. Однако с ними всё упирается в теплоноситель — вещество, которое принимает от реактора тепловую энергию для передачи ее далее и, собственно, для выработки электроэнергии. Наиболее широко используемый сегодня теплоноситель — обычная «легкая» вода — не подходит для реакторов на быстрых нейтронах. Водород — идеальный замедлитель нейтронов, и в состав воды — какая неожиданность! — он таки входит. Соответственно, человечество ищет варианты использования иных веществ, сплавов и соединений. У России есть колоссальный опыт в работе с тяжелометаллическими теплоносителями. Преимущественно этот опыт отрицательный, но, как поет Михаил Елизаров, «негативный опыт — он тоже опыт». Ртуть как теплоноситель у нас пытались применять еще в 1950-е! И этим дело не закончилось, «тяжелый металл» собираются использовать и сегодня.
В 2023–2024 годах вышло сразу две книги патриарха отечественного атома Г. И. Тошинского: «Беседы о ядерной энергетике, физике реакторов и технологии модульных быстрых реакторов» и «Свинцово-висмутовые реакторы. Между прошлым и будущим, живая история. Полемика интервью».
Георгию Ильичу 97 лет, и всем бы в этом возрасте иметь подобную работоспособность. Да, по большей части он повторяет тезисы, с которыми выступал и ранее, но любопытно, что книги эти вышли именно сейчас. И они будут весьма интересны как минимум для людей, занимающихся историей атомпрома. Но дело не только в этих изданиях. Почти параллельно в 2023 году вышла работа других весьма заслуженных авторов, членкора РАН Б. И. Нигматулина и канд. физ.-мат. наук В. А. Пивоварова «Реакторы с тяжелым жидкометаллическим теплоносителем. История трагедии и фарса»1 («Геотар-Медиа»).
Публикационной активности Булата Искандеровича, учитывая, что ему уже 81 год, тоже можно позавидовать. Кажется, нет темы, которой он не занимался: от изысканий по истории Второй мировой войны до отечественной и мировой экономики. В том же 2023-м вышла его книга «„Зимняя война“ c Финляндией — спусковой крючок Великой Отечественной», а в уже прошедшем 2025-м он (совместно с братом, академиком и научным руководителем Института океанологии Робертом Нигматулиным) подготовил, судя по всему, крайне интересный двухтомник «Макроэкономика. Россия и Мир». Мне пока удалось ознакомиться только с дайджестом издания2, и выглядит он как настоящий манифест, при этом высказанная критика отечественной экономической политики не кажется мне необоснованной. Некоторые высказывания, например о том, что пора уже покончить с мифом о благой роли национализации предприятий, учитывая реальную, а не мифическую коррумпированность и некомпетентность чиновников, хочется развесить во всех высоких кабинетах. Даже в сфере экологии Булат Искандерович отметился «борьбой с мейнстримом»3.
При столь большой, можно сказать, почти безбрежной сфере интересов, естественно, не всегда с мнениями Булата Искандеровича можно согласиться. Как бы то ни было, по образованию он именно инженер-атомщик, к тому же в течении четырех лет, с 1998-го по 2002-й, был заместителем министра РФ по атомной энергетике, и в вопросах, связанных с атомной промышленностью и безопасностью, к его высказываниям вполне стоит прислушаться.
Позиции Тошинского с одной стороны и Нигматулина/Пивоварова с другой кажутся совершенно несовместимыми. Если первый говорит о перспективности тяжелометаллических теплоносителей в атомной энергетике, то вторые считают всю историю их использования фарсом и трагедией. Если Нигматулин/Пивоваров пишут, что попытки использования эвтектика (литейного сплава) свинец — висмут в реакторах атомных подводных лодок привели к просто запредельному количеству аварий, то Тошинский, посвятивший свою жизнь как раз созданию свинцово-висмутовых реакторов, говорит, что большинство аварий пришлось на ранние этапы разработки технологии, когда ее создателям банально не хватало опыта и знаний, и т. д. и т. п.
Какая из сторон ближе к истине? Я бы сказал, что доля правды есть в утверждениях каждой, но в целом справедливее всё же мнение Нигматулина и Пивоварова. Надо заметить, что конкретно Пивоваров выступает с критикой тяжелометаллических теплоносителей очень давно и не сказать, что совсем бескорыстно: тяжелометаллические реакторы были и остаются конкурентами его проекта по воспроизводству ядерного топлива на легководных реакторах. Однако основная критика авторов направлена в адрес не тяжелометаллических реакторов как таковых, «сферических в вакууме», а конкретного проекта, который медленно, но верно обретает плоть прямо на наших глазах. Это БРЕСТ-ОД-300. И здесь они вполне в своем праве.
Проект действительно есть, за что осудить: свинец, даже в сравнении с эвтектиком свинец — висмут, теплоноситель крайне сложный. Температура его плавления существенно выше, коррозионная активность больше и т. д. Единственное, в чем он превосходит сплав, — его облучение не приводит к образованию радиоактивных изотопов полония. Нормальных, успешных испытаний применения свинца в качестве теплоносителя не было, ни одной рабочей петли со свинцовым теплоносителем не создано. Всё это, как справедливо замечают соавторы, должно настораживать общество.
Избежать коррозии, по мысли авторов проекта БРЕСТ, поможет создание оксидных пленок (в этом они следуют за Г. И. Тошинским и его соратниками). Но чтобы их поддерживать в нормальном состоянии, нужно будет периодически вводить в расплав теплоносителя (свинца) небольшого количество окислителя. А для оптимального, равномерного его распределения (и минимального закисления собственно теплоносителя) требуется, чтобы объем расплава, в который он вводится, был минимальным. И уже с этой точки зрения проект БРЕСТ-ОД-300 далеко не оптимален. Введение в эксплуатацию этого опытного реактора чревато некоторыми проблемами, в том числе и для экологической безопасности региона («естественная безопасность» в названии проекта не должна обманывать — в ядерной энергетике абсолютной безопасности быть не может, риск всегда сохраняется, да и вообще на всякого самоуверенного создателя очередного «Титаника» найдется свой айсберг). И риски немалые, учитывая, что реактор строится недалеко от густонаселенного города Томск и водной системы реки Оби. На мой взгляд, именно этот конкретный проект пока стоит отложить, и лучше отложить подальше.
Это не значит, что идея создания тяжелометаллических быстрых реакторов тупиковая. Я бы дал шанс в исторической перспективе даже свинцовому теплоносителю. Все-таки основная проблема, связанная со свинцом, — его мощное коррозионное воздействие на стали. Но свинец — далеко не единственный мощный источник коррозии в ядерной энергетике. До недавнего времени оставалось проблематичным использование в реакторах тория — он может применяться только в расплавах солей, состоящих из настоящего зоопарка химически активных элементов. Тем не менее с этой головной болью материаловедов вроде бы справились в Китае. Там смогли запустить реактор, работающий на тории, более того, анонсируют создание контейнеровоза-атомохода с ториевым реактором4. Это не значит, что проект точно будет реализован. Вполне возможно, что создание подобных судов будет экономически невыгодным. Но сама технология у Китая уже есть, и он активно ищет ей применения. А если разрешим даже вопрос с торием, то и к свинцовому теплоносителю можно найти подход (но лучше, на мой взгляд, не при помощи оксидных пленок). Вообще, учитывая успехи Китая, нельзя не задуматься: а не отстает ли уже атомная энергетика России, напирая на развитие именно тяжелометаллических реакторов и слабо вкладываясь в развитие альтернатив?
Экспериментальный жидкосолевой ториевый реактор TMSR-LF1 в Увэе (Китай). Фото: SINAP (Shanghai Institute of Applied Physics)
Это с одной стороны. С другой — проект тяжелометаллических реакторов, который в первую очередь отстаивает Тошинский, тоже предполагает создание пленок окислов, но лишен одного из важных недостатков этой идеи. Предлагаемые реакторы — маломощные, требующие небольшого количества теплоносителя, и окислитель в них проще распределить равномерно. То есть в качестве малых модульных реакторов или даже микрореакторов их (если конкретно — свинцово-висмутовые) использовать можно. Хотя проблема с полонием остается, к тому же после введения в теплоноситель окислителя требуется продув водородом для избавления от шлаков. И я не уверен, что эти процедуры способствуют надежности. И всё же, несмотря на все «но», эти проекты осуществимы уже сегодня. Однако малые модульные реакторы, насколько можно судить, плохо справляются с главной задачей, которая положена в основу проекта Росатома «Прорыв» (и реактора БРЕСТ-ОД как части этого проекта), — воспроизводством топлива и замыканием ядерного цикла. Это не значит, что попытки создания именно малых модульных реакторов с тяжелометаллическими теплоносителями обречены. В этой ограниченной нише они действительно могут оказаться в какой-то степени применимы, пусть это и не приведет к грандиозному «прорыву». Лучше меньше, да лучше.
Что же касается замыкания ядерного цикла, то добиться воспроизводства топлива, как тот же Валерий Андреевич Пивоваров писал уже более 15 лет назад, вполне можно и на кипящих легководных реакторах5, да и реакторы, в которых носителями служат щелочные металлы, с этим тоже могут отлично справиться. И не только они: вариантов, как достичь замкнутого ядерного цикла, довольно много, а за внешней простотой использования свинцового теплоносителя скрываются такие риски, которые преодолеть будет крайне сложно. Не говоря даже о возможных последствиях для жизней и здоровья конкретных людей и возможном вреде для окружающей среды. А ведь до сих пор живы люди, которым памятен Чернобыль! Любая новая авария создаст негативный образ отечественного атома на десятилетия. А это потеря иностранных клиентов и партнеров, как результат — потеря доходов и — вслед за этим — отставание в развитии собственно атомных технологий, а они, повторюсь, принципиально важны для будущего человечества.
1 Книга полностью или почти полностью выложена на странице Б. И. Нигматулина на PRoAtom.
2 Б. И. Нигматулин, Р. И. Нигматулин. Макроэкономика. Россия и мир.
3 См. его выступление об углеродном следе России: Проф. Булат Нигматулин. Углеродный след россии — парадоксы, заблуждения и антинаука климатологов (Rutube).
4 Stephen Chen. China unveils power of thorium reactor for world’s largest cargo ship. South China Morning Post, 05.11.2025.
5 В. А. Пивоваров. Новой технологической платформе — новые ядерные реакторы. Бюллетень по атомной энергии, 2008, №2.
Первая в мире АЭС в Обнинске (admoblkaluga.ru)