ФЕДЕРАЛЬНЫЙ ЯДЕРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ (МИФИ)

МЕЖДУНАРОДНЫЙ ЦЕНТР ЯДЕРНЫХ ЗНАНИЙ

Ядерные знания: управление и инновации – основа будущего

ренессанса ядерной энергетики.

В.М. Мурогов

Б.М. Тулинов

27 – 28 мая 2008. Москва МИФИ

«Суть новой парадигмы состоит в том,что основным ресурсом развития экономики

становится не капитал, не природные ресурсы, не рабочая сила. Им стали и будут – знания»

Петер Друкер (экономист, политик, философ) «New Realities.» 1989 год.

«… Достижения в технике завися не столько от размера средств, вкладываемых в развитие исследований и

разработок, сколько от рационального выбора направления.»И.В. Курчатов 1955 год.

1. ВВЕДЕНИЕ.

Несмотря на многообразие и различие сценариев будущего энергетического развития, есть ряд положений незыблемых для этих прогнозов:

• рост населения и глобального энергопотребления в мире;• ужесточающаяся конкуренция за ограниченные и неравномерно размещенные ресурсы органического топлива;• нарастающая зависимость от нестабильной ситуации в районах стран-экспортеров нефти;• нарастающие экологические ограничения;• необходимость сокращения различия в энергопотреблении богатейших и беднейших стран.

Современные проблемы энергетики

В этих условиях роль ЯЭ – единственного нового источника энергии, освоенного в промышленном масштабе и способного ответить на перечисленные вызовы, будет неизбежно возрастать как стабилизирующего фактора энергетического и социально-политического развития.

Культур физической и ядерной безопасности ядерных установок, система международной ядерной безопасности (МАГАТЭ, СТВТ, ДЗЯО (NPT) и др. организации и международные соглашения) – стали основой культуры безопасности применительно практически ко всем сферам техногенной деятельности.

Ядерные технологии – гарант государственной и экономической безопасности России.

Для России ядерные технологии – не только и не столько элемент энергетического рынка: это основа военной мощи российской ядерной «триады» и, кроме того, ядерная наука и технологии «пронизывают» и определяют социально-политическую и технико-экономическую жизнь нашего государства:• «ядерная» медицина: новый уровень диагностики и лечения важнейших заболеваний: сердечно-сосудистых, раковых и т.д.;• повышение эффективности сельского хозяйства и улучшения качества питания, в т.ч. консервация продуктов питания;• ядерно-физические методы и повышения уровня контроля качества в промышленности:• развитие науки на основе ядерно-физических методов и приборов – лазеры, ускорители, изотопы.

ДЛЯ РОССИИ - ядерная технология способна (и реально может) обеспечить переход к интенсивному способу ведения экономики, переходя от «сырьевой» экономики – к индустриальной, машиностроительной, где научно-технический потенциал играет роль двигателя общественного и промышленного развития (образование, экология, экономика и культура безопасности) в 4-5 раз увеличивая долю машиностроительного и научного секторов в экономике страны по сравнению с сырьевым.

Relative energy content of Russian natural fuel resources

Coal - 8,7%

U-238 - 86,7%

Gas - 3,4%Oil - 0,8%

U-235 - 0,4%

Именно Президент России выступил на Саммите тысячелетия ООН (2000 г.) с инициативой обеспечения энергетической стабильности развития на основе ядерных технологии. Эта инициатива оказалась исключительно своевременной и нашла поддержку мирового сообщества:

• в 4-х резолюциях Генконференции МАГАТЭ (Вена);

• в 3-х резолюциях Генассамблеи ООН (Нью-Йорк) -

приветствуется инициатива Президента России как отвечающая чаяниям развивающихся стран и как путь гармонизации отношений индустриальных стран с развивающимися странами.

Инициатива Президента РФ подразумевает передачу новой инновационной ядерной технологии АЭС и ЯТЦ новому поколению ученых и инженеров, и в развивающиеся страны - как наследство наших знаний и опыта.

Инициатива Президента РФ - политическая акция. Эта инициатива поддержана мировым сообществом и отражена:

• в Международном проекте МАГАТЭ INPRO - по развитию инновационной концепции АЭС и ЯТЦ (2001 г);

• в создании Международного Ядерного Университета (2003 г);

• в новой программе МАГАТЭ (2003 г) области управления ядерными знаниями, сконцентрированной на сохранении знаний и опыта в самых передовых и ключевых для будущего развития (но не востребованных сегодня) направлениях ЯЭ.

2. Ядерная энергетика – цифры и факты.

Parameter

In 5+2 nuclear weapons states

In 24 non-nuclear

weapons states

Number of nuclear power units:

in operation

under construction243

11

200

18

Japan 56, S. Korea 20

Canada 18, Germany 17

Ukraine 15, Sweden 10

Spain 9, Belgium 7

Total installed GW(e)

in operation

under construction

216.3

10.6

153.3

11.2

Few companies (Rosatom (Russia), URENCO, USEC (USA), EURODIF (France), CNNC (China) and JNFL

(Japan) can enrich uranium on industrial scale.

Few countries (France, UK, Russia, Japan, India and China) have nuclear fuel reprocessing capacities.

Few countries have advanced fast reactor developments (Russia, France, Japan, India, China)

Nuclear power in weapons and non-weapons states (recent situation)

IAEA

Countries are going to use nuclear energy during 2015-2030 and taking some initial actions for that.

• Latin America: 3 + 2 expected new (Chile, Peru)

• Western Europe: 9 + 3 expected new (Italy, Portugal, Turkey)

• Eastern Europe: 10 + 3 expected new (Belarus, Kazakhstan, Poland)

• Africa: 1 + 5 expected new (Algeria, Egypt, Libya, Morocco, Tunis)

• Middle East&South Asia: 3 + 1 expected new (Bangladesh)

• South East Asia&the Pacific: 0 + 4 expected new (Australia, Indonesia, Malaysia, Thailand)

• Far East: 3 + 3 expected new (North Korea, Philippines, Vietnam)

• In total about 21 new countries are considering to start using nuclear energy during 2015-2030

IAEA

Per-capita electricity consumption and projected nuclear power growth in selected countries and in Africa

Country Years Annual electricity consumption, kWh/capita

Installed or projected nuclear power capacity,

GW(e)

Projected growth in nuclear power

capacity

China 2002 1208 5.3 6-7 times

2020 32-40

India 2002 421 2.6 11 times

2022 29

Pakistan 2002 384 0.42 10 times

2030 4.2

Russia 2002 5320 21 2 times

(100%)2020 40--45

ROK 2005 16.8 57%

2015 26.4

USA 2002 13228 99 11%

2020 ~110

Africa 2002 514 1.8 0-128%

2020 1.8-4.1

IAEA

Nuclear energy KWh/cap in the different region (2007)

IAEA

Consumption energy in the world

Reference: IEA IAEA

IPCC SRES

History

-- (IAEA) high/low - IEA

Development NP – the role of Innovation

Innovation

(gap)

IAEA

3. Проблемы ядерных знаний.

Необходимость сохранения и управления ядерными заданиями.

Ядерные знания, развитие которых происходило при значительной государственной поддержке в последние шесть десятилетий, превышают нынешнюю коммерческую потребность, и существует опасность навсегда потерять некоторые из этих знаний. Знания в области нескольких ядерных применений находят широкое распространение и свободный обмен, другие же находятся в ограниченном доступе и более того запрещены к распространению (проблема «нераспространения» чувствительных ядерных технологий). Сегодня статус ядерных знаний и управление ими находятся в неудовлетворительном состоянии.

Масштабный ввод АЭС просто опасен без тщательной проработки и анализа:

• организационных возможностей; • потребности в кадрах;• стратегии управления знаниями;• методологии управлением знаниями;• рисков от потери компетенций.

Развитие атомной науки, техники и промышленности в начале нового века совпало с осознанием угроз:

• старения кадров, их уход на пенсию, и как следствия-потери ядерных знаний;• деградации технологических навыков и потеря «know-how»;• возможной деградация безопасности и снижения (исчезновение) инновационного потенциала.

4. Почему сохранение и передача знаний наиболее

актуальна в ядерной области?

4.1 Исключительная длительность жизненного цикла ядерных установок

Независимо от роста или спада ядерной энергетики существующие установки будут функционировать до тех пор, пока они будут оставаться экономически выгодными объектами.

Полный срок службы атомных электростанций составит более 100 лет, включая стадию вывода из эксплуатации, которая продлиться несколько десятков лет. Это требует передачи ядерных знаний и опыта для успешного управления установкой на протяжении нескольких поколений.

4.2 Безопасность.

В ЯЭ слишком высокая стоимость риска ядерной аварии в результате некомпетентности или потери ядерных знаний, как из-за высокой стоимости объекта, так и последствий для населения и окружающей среды. Речь идет не только о последствиях крупнейших ядерных аварий - в прошлом (типа Чернобыльской (1986 г.) или Три - Майл Айланд (1979 г.), Челябинской («Маяк» 1957 г.)), но и «рутинных» ошибок, связанных с задачей правильного выбора стратегии, конструкции и режима эксплуатации ЯЭУ.

4.3 Ядерные отходы и ОЯТ.

В этом случае речь идет о передаче знаний и технической информации (что? где? когда?) на столетия, т.е. более, чем на десятки поколений профессионалов. Ошибки или некорректность в сохранении и передаче информации (а не только знаний) в этом случае будет представлять реальную угрозу для будущих поколений (человеческие, экономические и экологические потери).

4.4 Проблемы нераспространения - необходимость строго контроля, управления ядерными знаниями.

В отличие от знаний в других научных областях, свободный обмен и неконтролируемое использование ядерных знаний строго регламентируются в силу важности ядерной безопасности и нераспространения. Ядерная безопасность требует свободного обмена информацией и опытом с целью предотвращения повторения событий, предшествующих авариям. В управлении ядерными знаниями необходимо установить соответствующий баланс между ядерной безопасностью и требованиями нераспространения военных ядерных технологий.

5. Какие ядерные знания, опыт, технологии и конструкторские

разработки подлежат сохранению?

Важно не что можно сделать, а без чего нельзя развить

полномасштабную ядерную энергетику

5.1 Реакторы на быстрых нейтронах в замкнутом топливном цикле.

Полномасштабное развитие ЯЭ, способное решить проблему энергетического стабильного развития, возможно только в рамках замкнутого топливного цикла с использованием быстрых реакторов - размножителей. Научно - исследовательские разработки БР ведутся уже более 60 лет: 1944г. - Э. Ферми определил концепцию развития БР , 1946 г. - первый экспериментальный быстрый реактор с плутонием (Climentina - США). Это потребовало передачи знаний внутри, как минимум трех поколений исследователей. Там, где это не было осуществлено (например, в США) - знания и опыт в области технологии БР и замкнутого ЯТЦ в значительной мере были утеряны.

Потеря знаний и опыта в этой области - не просто «прямая» экономическая потеря (-70 млрд. $ США).

Это реальная научно-технологическая катастрофа, связанная с потерей научной школы:

• профессиональных и компетентных кадров;

• потеря системы высшего образования в этой области (прежде всего профессорского и исследовательского состава);

• потеря экспериментальной базы;

• потеря связи и новых поколений молодых ученых.

Восстановление этих потерь (если это возможно!?) - потребует десятилетие упорных усилий государства!

Generation IV nuclear energy technologies

Безусловно, лучшим и реальным средством сохранения знаний является расчет проектирование, конструирование и строительство реальных быстрых реакторов (например БН-800) и предприятий (или как, минимум, лабораторных установок), развитие технологий и инфраструктуры ЯТЦ, т.е. реальное развитие ЯЭ.

Relative energy content of Russian natural fuel resources

Coal - 8,7%

U-238 - 86,7%

Gas - 3,4%Oil - 0,8%

U-235 - 0,4%

Разработка инновационных ядерных технологий - это трудная капиталоемкая задача.

Ее решение не под силу одной стране. В мировом сообществе формируется сотрудничество по разработке инновационных ядерных технологий как, на межправительственном уровне, так и на уровне промышленных компаний.

Одно из таких стратегических направлений – создание международных (региональных, межнациональных) сетей, например, ENEN, ANEN и Центров сохранения (управления) ядерных знаний (Например, Centers of Exsellency IAEA во Франции (Кадараш), в Германии (Карлсруэ) и др.).

Международное сообщество выбрало путь интеграции в области ядерного образования (из доклада М.Н. Стриханова):

• В США с 1982 года действует организация руководителей ядерных департаментов 41 университета (Nuclear Engineering Department Heads Organization). • В Канаде 6 университетов и ряд организаций объединились в сеть UNENE (University Network of Excellence in Nuclear Engineering).• В 2003 году создана «Сеть европейского ядерного образования» ENEN (European Nuclear Education Network), включающая 21 университет и 6 научных центров из 17 стран Европы.• В настоящее время в Великобритании создается Глобальный исследовательский альянс «Всемирная сеть университетов» WUN (Worldwide Universities Network) в составе 16 университетов из Европы (9 университетов), США (5) и Китая (2).• В 2004 году в Малайзии учреждена Азиатская сеть ядерного образования ANENT (Asian Network for Education in Nuclear Technology), объединившая университеты и научные центры ряда стран Азии.

6. Международный Центр Ядерных Знаний в составе

Федерального Ядерного Университета.

6.1 Актуальность создания центра (из доклада

М.Н. Стриханова).

• Проблема нехватки профессиональных кадров;• Старение научно-лабораторной и учебной базы;• Проблема сохранения критических знаний; • Отсутствие национальных программ подготовки кадров по дефицитным для отрасли специальностям.

6.2 Цель создания Центра (из доклада М.Н. Стриханова).Цель создания Центра (из доклада М.Н. Стриханова).

Создание системы непрерывной подготовки кадров для государств-членов ЕврАзЭС в области использования атомной энергии в мирных целях, соответствующей международным стандартам.

6.3 Задачи Центра (из доклада М.Н. Стриханова)

• объединение трудовых, интеллектуальных, финансовых, производственных ресурсов по подготовке кадров• эффективное использование и развитие научно- методической базы• разработка и внедрение системного подхода к обучению, унифицированных учебных программ по подготовке и переподготовке кадров, разработка профессиональных стандартов• единая информационная сеть

6.3 Задачи Центра Ядерных Знаний (продолжение)

• Участие в международных программах МАГАТЭ, EC, ANEN, ENEN по сохранению и развитию ядерных знаний, идущей в двух направлениях:

• Управления знаниями в Индустрии, НИИ, КБ, Проектирующих организациях, Университетах, Регулирующих органах, Эксплуатации АЭС.

• Сохранения и развития ядерных знаний в инновационных областях, не востребованных сегодня, но необходимых для полномасштабного развития ЯЭ: БР, ЗЯТЦ, ВТГР, Атомно-Водородная энергетика, Малые ЯЭУ, Th – U233 ЯТЦ.

6.4 Направление работ деятельности Центра Ядерных Знаний

• Образование. Передача знаний новому поколению;

• Научно – просветительская деятельность;

• Информационно – аналитическая работа.

7. Первоочередные задачи

• «Инвентаризация» сохранившихся научных школ (профессоров, ведущих специалистов);

• «Инвентаризация» технологической и экспериментальной базы для подготовки квалифицированных специалистов;

• «Инвентаризация» учебных материалов (книг, пособий, справочников, видео и т.д.)

• Создание сети электронных библиотек входящих в Международную сеть МАГАТЭ: создание единого информационного пространства;

• Подготовка участия в научно-исследовательских и образовательных Международных проектах (МАГАТЭ, ЕС и др.)

СПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕ