Несмотря на то, что разработкой реакторов на быстрых нейтронах занимались еще в СССР, для промышленного производства МОКС-топлива пришлось построить отдельный завод.
К «Прорыву» добавляется реактор
Россия последние десятилетия принимала неугодное на «позеленевшем» Западе отработавшее ядерное топливо. Но таким образом мы накопили значительное количество потенциальной атомной энергии, которую сможем извлечь в реакторах нового поколения. Нам еще за это и заплатили. Однако вторичное использование отработавшего ядерного топлива — далеко не самое замечательное свойство реактора БН-800 и его младшего собрата БН-600. Да и астероидную опасность никто не отменял — нельзя исключать, что нам могут понадобиться гигатонны взрывной мощности в тротиловом эквиваленте. Это единственные в своем роде промышленные реакторы, которые относятся к классу «размножителей».
Запасов этих изотопов примерно в 100 раз больше, чем запасов «обычного» энергетического урана-235. Реактор-размножитель из некогда «мусорного» обедненного урана-238 нарабатывает плутоний-239, который можно использовать как высокоэнергетическое ядерное топливо повторно — для розжига смеси из бедных изотопов. Но даже не это самое замечательное свойство новых реакторов. Дело в том, что размножители способны нарабатывать ядерное топливо в количестве, превышающем потребности самого реактора. С сугубо практической точки зрения мы можем получить топлива больше, чем загрузили.
Закон сохранения энергии при этом не нарушается.
Белоярская АЭС первая в мире атомная станция, энергоблок которой целый год отработал на практически полной загрузке уран-плутониевым МОКС-топливом, состоящем из продуктов, остающихся от работы классических атомных станций и отходов производств по обогащению урана. Тем самым не в теоретических разработках учёных и конструкторов, и не на лабораторном стенде, а по результатам реального опытно-промышленного использования впервые доказано, что технология замкнутого ядерно-топливного цикла готова к промышленному применению. Наш следующий шаг на пути к новой двухкомпонентной ядерной энергетике, в которой реакторы на быстрых и на тепловых нейтронах будут работать совместно, обмениваясь топливом - сооружение энергоблока с головным образцом серийного реактора БН-1200М.
Процесс трансмутации минорных актинидов также называют «дожиганием» в реакторе. Внедрение МОКС-топлива позволяет многократно расширить сырьевую базу атомной энергетики за счет обедненного урана и плутония и перерабатывать облученное топливо вместо хранения. Дожигание минорных актинидов — это следующий шаг в замыкании ядерного топливного цикла, который должен не только уменьшить количество ядерных отходов, подлежащих финальной изоляции, но и значительно снизить их радиоактивность.
В перспективе это дает возможность отказаться от сложного и дорогостоящего глубинного захоронения отходов», - прокомментировал старший вице-президент по научно-технической деятельности АО «ТВЭЛ» Александр Угрюмов. Она появилась в 2021 году как часть продуктового направления «Сбалансированный ядерный топливный цикл» и рассчитана до 2035 года. Программа включает задачи по выделению минорных актинидов в отдельные фракции, их промежуточное хранение, вовлечение в топливо быстрых реакторов, эксплуатацию такого топлива, послереакторные исследования и др. Еще один важный аспект — оптимизация реакторных установок для выжигания максимального количества минорных актинидов.
Росатом начал тестовые испытания оборудования по производству инновационного ядерного топлива 25 марта 2024 года. Получение лицензии Ростехнадзора позволит перейти к следующему этапу испытаний: можно будет провести комплексные тесты оборудования всех производственных участков полной цепочки изготовления тепловыделяющих сборок БРЕСТ-ОД-300 с использованием обеднённого урана.
«Сделали то, что не успели в СССР». В России запущен вечный ядерный реактор
При этом в каждом последующем цикле реактор производит больше топлива, чем в него было загружено. По этой схеме двухкомпонентной атомной энергетики реакторы на быстрых нейтронах будут как «готовить» новое топливо, так и дожигать уран из отработавшего. Получается своего рода вечный двигатель — источник энергии без границ. И вот в Северске Томская область на площадке Сибирского химического комбината дан старт строительству атомного энергоблока мощностью 300 мегаватт с инновационным реактором на быстрых нейтронах БРЕСТ-ОД-300 со свинцовым теплоносителем. Он станет частью опытно-демонстрационного энергетического комплекса ОДЭК , важнейшего для всей мировой ядерной энергетики объекта, создаваемого в рамках отраслевого проекта «Прорыв», который реализуется в России с 2010-х годов.
Ожидается, что реактор заработает во второй половине 2020-х годов. По принципу естественной безопасности Перед началом официального старта мероприятия руководитель проектного направления «Прорыв», специальный представитель по международным и научно-техническим проектам госкорпорации «Росатом» Вячеслав Першуков рассказал журналистам, что конструкция реактора БРЕСТ-ОД-300 со свинцовым теплоносителем основана на принципах так называемой естественной безопасности.
Главное преимущество реактора на быстрых нейтронах состоит в том, что он позволяет превращать отработавшее ядерное топливо в новое топливо для АЭС, образуя замкнутый ядерно-топливный цикл. Таким образом, атомная энергетика будущего, в создании которой лидируют российские атомщики, не будет иметь ядерных отходов. Кроме того, реактор на быстрых нейтронах позволяет использовать уран-238, запасов которого хватит более чем на три тысячи лет. Вообще-то, Россия не является пионером в создании реакторов на быстрых нейтронах, но она стала первой, кто преуспел в этом. Первым атомным реактором на быстрых нейтронах с натриевым теплоносителем стал американский EBR I, запущенный 20 декабря 1951 года, но к электросетям он подключен не был, энергия использовалась в основном для освещения здания, в котором находился реактор. В 1965 году реактор остановили и запустили второй такой же, но в 1994 году остановили. Владельцы АЭС США — в основном частные компании, они не видят коммерческих преимуществ в быстрых реакторах по сравнению с обычными «тепловыми». Да и тема обеспечения человечества практически вечной энергетической базой американцам не близка.
Не вышло у американцев и с военным использованием натриевых быстрых реакторов. Натрий бурно реагирует с водой и горит на воздухе, что усложняет любую аварию с утечкой теплоносителя. Поэтому после трехлетней эксплуатации единственной американской подлодки с натриевым теплоносителем USS Seawolf были сделаны отрицательные выводы о применимости такого типа реакторов в подводном флоте, на самой подлодке реактор был заменен на обычный водо-водяной, и эксперименты с использованием быстрых реакторов Пентагон прекратил. Однако из-за нескольких аварий его неоднократно останавливали, запускали снова, потом снова останавливали и окончательно заглушили в феврале 2010 года, так и не выведя на проектную мощность. В Японии быстрым реакторам не повезло: в 1995 году на реакторе «Мондзю» через четыре месяца после пуска произошла крупная утечка натрия.
Сбалансированный ядерный топливный цикл ЯТЦ — это продукт Госкорпорации «Росатом», основанный на инновационных практических решениях в области замыкания ядерного топливного цикла, позволяющих эффективно переработать облученное ядерное топливо и обеспечить рациональное обращение с продуктами переработки, как полезными уран, плутоний , так и направляемыми на захоронение продукты деления. Сбалансированный ЯТЦ ставит своей основной задачей принципиальное снижение объема и активности радиоактивных отходов, направляемых на захоронение. Сбалансированный ЯТЦ позволяет: повысить безопасность обращения с отходами ядерной энергетики и снизить экологические риски; решить проблему будущих поколений и обеспечить устойчивую модель потребления и производства; минимизировать объемы и степени опасности подлежащих захоронению отходов; повторно вовлечь ценное сырье в ЯТЦ — рециклировать ядерные материалы. Инновационные технологии Росатома основаны на передовых достижениях российской атомной науки и в полной мере отвечают актуальной ESG-повестке. Достигнутые результаты — это труд тысяч высококвалифицированных профессионалов, которые работают в интересах экономической стабильности России. Четкое взаимодействие промышленных предприятий с научно-исследовательскими институтами помогает укреплять технологический суверенитет страны, повышать конкурентоспособность отечественной атомной отрасли.
Сообщалось, что общий объем инвестиций в проект "Прорыв" по состоянию на сентябрь 2022 года оценивался в 240 млрд рублей. В СХК в конце прошлого года сообщали "Интерфаксу", что модель переработки отработавшего ядерного топлива будет введена в 2030 году.
Атомные реакторы нового поколения
- Быстрое семейство
- Реакторы на быстрых нейтронах: как Россия оказалась впереди планеты всей
- Бесконечная энергия: «Росатом» строит первый в мире реактор с замкнутым циклом
- Новый реактор
- Навигация по записям
- Росатом впервые отправил в Китай топливо для реактора на быстрых нейтронах
Российские атомщики совершили «Прорыв» за всё человечество
Целью сооружения МБИР является создание высокопоточного исследовательского реактора на быстрых нейтронах с уникальными потребительскими свойствами для реализации следующих задач: проведение реакторных и послереакторных исследований. Поскольку реакторы на быстрых нейтронах способны работать на плутонии и, таким образом, позволяют замкнуть ядерный топливный цикл, оптимальным топливом для таких установок будет уран-плутониевая смесь. На Белоярской АЭС после планово-предупредительного ремонта (ППР) включили в сеть энергоблок № 4 с реактором на быстрых нейтронах БН-800. «Росатом» начал монтаж первой в мире реакторной установки естественной безопасности на быстрых нейтронах со свинцовым теплоносителем.
Быстрые нейтроны на земле, под водой и в реакторах Поднебесной: кто этому прокладывал дорогу?
БРЕСТ — это опытный образец. Его примерная стоимость — 100 миллиардов рублей, но затраты на производство энергии будут значительно ниже, чем на обычных АЭС. Что касается безопасности, то «Прорыв» решает проблему с захоронением отходов. Теперь их просто не нужно накапливать, ведь отработанное топливо будут использовать снова. Кроме того, заменили теплоноситель в реакторе.
Фактически реактор на быстрых нейтронах превратится в «перпетуум мобиле». Это будет машина по переработке всего сырьевого урана, который извлекается из земли. Уран весь будет вовлечен в производство электроэнергии. В итоге за счет такой технологии сырьевая база отечественной атомной энергетики увеличится в 100 раз. Если раньше озвучивалось, что урана хватит на 100 лет, то теперь его хватит на 10 тысяч лет!
Фото: Росатом.
Пусть для реализации идеи замыкания ядерного топливного цикла ЯТЦ это пока ещё не «полёт Гагарина в космос», но это несомненный взлёт российской ядерной науки и техники на недосягаемую для конкурентов высоту. В чём смысл замыкания ЯТЦ Разберём, в чём же уникальность этого энергоблока. Аббревиатура БН-800 обозначает «быстрый, натриевый, мощностью 800 МВт». В реакторе используется цепная реакция на основе так называемых быстрых высокоэнергетических нейтронов, а в качестве теплоносителя используется жидкий натрий. Использование натрия связано с его низкой поглощающей способностью по отношению к нейтронам, в отличие от воды, у которой эта характеристика очень высока. Абсолютное большинство АЭС в мире имеют реакторы на тепловых низкоэнергетических нейтронах, а в качестве теплоносителя используют воду.
Для их работы требуется уран-238, обогащённый изотопом урана-235. Ресурсная база урана-235 весьма быстро истощается, и через 20—30 лет он станет очень большим дефицитом. Где выход? Выход — в использовании реакторов на быстрых нейтронах, которые в качестве топлива могут потреблять природный уран, торий которых в недрах планеты очень много , а также отработанное ядерное топливо от реакторов с тепловыми нейтронами. Главная особенность реакторов на быстрых нейтронах состоит в том, что в них сгорают изотопы тяжёлых элементов, которые не делятся в реакторах на тепловых нейтронах. Быстрые нейтроны их буквально разбивают. Теперь определим, какой смыл заложен в замыкании топливного ядерного цикла.
В отработанном ядерном топливе от энергоблоков на тепловых нейтронах помимо несгоревших остатков урана-235 и урана-238 находятся так называемые актиноиды — плутоний, нептуний, америций, кюрий, а также изотопы палладия, технеция, стронция, цезия и других химических элементов. Многие из актиноидов к примеру, америций обладают высокой удельной радиоактивностью и периодом полураспада в несколько столетий. Что с ними делать? Пока отработанное ядерное топливо выдерживают несколько десятилетий в специальных охлаждаемых хранилищах что очень затратно , а потом захоранивают в ядерных могильниках что тоже недёшево и очень опасно. Однако отработанное ядерное топливо в смеси с оксидом природного урана и другими компонентами можно использовать в качестве топлива для реактора на быстрых нейтронах. Причём в качестве отходов этого реактора получается плутоний-239, который можно использовать в качестве компонента топлива на реакторах с тепловыми нейтронами. А наиболее опасные актиноиды превращаются в менее опасные продукты деления.
Также на БН-800 можно использовать в качестве компонентов топлива оружейный плутоний и так называемый отвальный уран, оставшийся после обогащения ядерного топлива ураном-235.
Но на этом специалисты «Росатома» останавливаться не намерены. Корпорация начала сборку нового ректора БРЕСТ — это тоже реактор на быстрых нейтронах со свинцовым теплоносителем, а значит, с повышенной безопасностью. Разница в том, что реактор типа БН требует отдельного блока по переработке топлива, а БРЕСТ перерабатывает его прямо на станции, а значит, производство электроэнергии становится безопаснее и дешевле. Конечно, подобный переход не произошёл в одночасье. Реактор БН-800 был изначально спроектирован для использования МОКС-топлива, но загружали его в течение нескольких лет — технологию отрабатывали постепенно. И хотя её изобретение принадлежит не российским учёным, но именно в нашей стране впервые добились такого успеха.
Это своеобразная энергетическая революция, и всё это происходит на фоне сокращения уровня атомной энергетики в мире.
Multi-Purpose Fast Reactor (MBIR)
| К «Прорыву» добавляется реактор (12 февраля 2024) | | «Росатом» приступил к строительству в России атомного энергоблока с инновационным реактором на быстрых нейтронах БРЕСТ-ОД-300. |
| Радиационные явления в реакторных материалах обсудили в Обнинске | «Росатом» приступил к строительству в России атомного энергоблока с инновационным реактором на быстрых нейтронах БРЕСТ-ОД-300. |
| Multi-Purpose Fast Reactor (MBIR) | | Новый перспективный отечественный реактор БРЕСТ на быстрых нейтронах решает одновременно множество проблем. |
"Росатом" надеется ввести реактор "БРЕСТ" в 2028-2029 гг
В Северске началось капитальное строительство линий электропередачи (ЛЭП) для реализации схемы выдачи мощности будущего энергоблока с инновационным реактором на быстрых нейтронах со свинцовым теплоносителем БРЕСТ-ОД-300. "Росатом" начал строительство уникального энергоблока с реакторной установкой на быстрых нейтронах БРЕСТ-300 по стратегическому проекту "Прорыв". Причина, по которой нет плутониевых реакторов на быстрых нейтронах, впрочем, весьма простая.
Реактор превратится в «перпетуум мобиле»
- Главная тема
- Первыми довели до ума
- Уральскую АЭС переводят на отработавшее топливо. Физик-ядерщик объяснил минусы такого подхода
- Search form
- Не просто полностью безопасный, но ещё и сугубо мирный
Уральскую АЭС переводят на отработавшее топливо. Физик-ядерщик объяснил минусы такого подхода
В этом смысле она идеально отвечает запросам современной цивилизации. У нее есть одно «но» — это ОЯТ облученное ядерное топливо. И вот замыкание ядерного топливного цикла, возврат в природу обратно, то, что мы взяли, не нарушая, это и есть ядерная энергетика, подобная работе природы». Президент Курчатовского института признается, что запуск проекта «Прорыв» является величайшим шагом в ядерной энергетике. Я хочу всех нас поздравить с колоссальным успехом». Сегодняшняя торжественная церемония не обошлась без поздравлений от зарубежных коллег. А глава Росатома Алексей Лихачев отметил, что теперь Северск станет местом регулярных визитов специалистов, международных делегаций и внесет значимый вклад в развитие Томской области.
Не проходит и суток, чтобы мы не обсуждали эту тему. Как в масштабах рабочих совещаний, так и во время изучения программ дальнейшего развития атомной энергетики. Это начало пути, начало создания большого опытно-промышленного комплекса с «быстрым» реактором. И в дальнейшем масштабированием проекта в рамках нашей страны, — признается руководитель Росатома.
Реактор успешно прошел стадию технологического перехода на инновационное топливо, и готов нести полную нагрузку. Это значит, что инновационное топливо работает правильно, и энергоблок готов надежно, безопасно и в полном объеме вырабатывать электрическую и тепловую энергию, — сообщил директор Белоярской АЭС Иван Сидоров. Таким образом можно констатировать, что в РФ появился практически вечный ядерный реактор. В результате топливо будет вторично перерабатываться и использоваться. Успешное тестирование данного реактора означает почти безотходную ядерную энергетику с доступом к урану 238. Запуск МОКС-топлива приближает отечественную атомную отрасль к новой технологической платформе на основе замкнутого ядерно-топливного цикла, что в десятки раз увеличит топливную базу атомной энергетики и минимизирует отходы производства.
Вернёмся к началу нашего выпуска и двум важным новостям — о запуске в Обнинске модели самого мощного в мире ядерного реактора, а также о начале монтажа реакторной установки четвёртого поколения БРЕСТ-ОД-300 в Северске. Не вдаваясь в технические подробности, скажем, что оба проекта являются частью большой работы по созданию практически безотходной и, что важно, полностью безопасной ядерной энергетики будущего. Здесь Россия впереди всей планеты и последовательно идёт к намеченной цели. Новые типы реакторов, над которыми мы сейчас трудимся, позволят повторно использовать отработавшее ядерное топливо. А это, во-первых, снизит необходимость в добыче уже довольно дефицитного урана, а во-вторых — позволит пустить в оборот огромные накопленные человечеством ядерные отходы. Значит важно понимать, что придёт день, когда непрерывно создаваемые всеми атомными станциями мира отходы, а также их скопившиеся запасы, станут топливом для российских реакторов нового вида, что даст нам большое экономическое преимущество. Ещё сравнительно недавно это могло показаться утопией, ведь Запад взял жёсткий курс на безъядерное будущее, выбрав ветряки и солнечные панели. Но, если кто-то пропустил, то это был лишь короткий период всеобщего помешательства, и с тех пор атомная энергетика там выведена из-под запретов и признана важным звеном в достижении нулевых выбросов. Россия, к счастью, тому помешательству не поддалась и продолжила работу над своими проектами. В итоге, на сегодняшний день в Обнинске уже собрали модель активной зоны перспективного реактора на быстрых нейтронах с натриевым теплоносителем БН-1200М. Это самая большая критическая сборка в истории ядерных исследований: в ней 4700 топливных стержней. Результаты проводимых на стенде исследований важны, в том числе, и для работы над реактором четвёртого поколения БРЕСТ-ОД-300, монтаж которого начался на этой неделе в городе Северск Томской области. А в целом всё это, как мы и сказали, сложная, кропотливая, но нужная работа над безотходной энергетикой будущего. О её ходе будем докладывать вам в следующих выпусках. Далее о новом герое. Время Человека На Камчатке поздно вечером два автомобиля — грузовик «Урал» и шедший следом на тросовой сцепке джип Toyota — переправлялись через реку Паужетка, уровень которой резко поднялся.
Отдельные быстро промелькнувшие репортажи это не значительно, на фоне такого значимого события. По словам специалистов, реактор успешно прошёл стадию технологического перехода на инновационное топливо, и готов нести полную нагрузку. Для таблеток используется обедненный уран и высокофоновый плутоний, извлеченный из облученного топлива тепловых реакторов. В январе 2021 года после очередной перегрузки доля МОКС-топлива выросла до трети. В конце июня 2022-го во время планового ремонта в реактор загрузили последнюю треть, а в начале сентября блок включили в сеть. Это важный шаг в выстраивании двухкомпонентной атомной энергетики с замыканием ядерного топливного цикла. Применение МОКС-топлива позволит в десятки раз увеличить топливную базу атомной энергетики. Остальное идет в отход, и в итоге образуется плутоний — искусственный топливный элемент, который является делящимся веществом. Раньше его отправляли либо на склад, либо военным.
Не просто полностью безопасный, но ещё и сугубо мирный
- «Сделали то, что не успели в СССР». В России запущен вечный ядерный реактор
- БАЭС стала первой в мире станцией, работающей на ядерных отходах — 03.11.2023 — В России на РЕН ТВ
- Также по теме
- Росатом получил лицензию на производство ядерного топлива для «реактора будущего»
- Быстрые нейтроны на земле, под водой и в реакторах Поднебесной: кто этому прокладывал дорогу?
- В России завершается сборка мощнейшего «суперреактора» на быстрых нейтронах
Радиационные явления в реакторных материалах обсудили в Обнинске
Так реактор на быстрых нейтронах, использующий отработанное топливо, уже вовсю работает на Белоярской АЭС. Росатом начал в Северске строительство уникального энергоблока с реактором на быстрых нейтронах БРЕСТ-ОД-300. Замкнутый топливный цикл с реакторами на быстрых нейтронах обеспечивает сырьевую независимость и малоотходность атомной энергетики России не только за счет максимального вовлечения в энергопроизводство урана-238 из накопленных отвалов. Росатом начал в Северске строительство уникального энергоблока с реактором на быстрых нейтронах БРЕСТ-ОД-300. А теперь плохая новость: для ядерного реактора он не годится, так как при попадании в него нейтроном он не взрывается. Единственной страной кроме России, сумевшей запустить реактор на быстрых нейтронах промышленной мощности, оказалась Франция.
Радиационные явления в реакторных материалах обсудили в Обнинске
Специальный модуль создает ядерное топливо, затем оно поступает в энергоблок «Брест-ОД-300» на быстрых нейтронах, а после переработки то же самое топливо возвращается обратно в реактор, и снова по кругу. Специальный модуль создает ядерное топливо, затем оно поступает в энергоблок «Брест-ОД-300» на быстрых нейтронах, а после переработки то же самое топливо возвращается обратно в реактор, и снова по кругу. Несмотря на то, что разработкой реакторов на быстрых нейтронах занимались еще в СССР, для промышленного производства МОКС-топлива пришлось построить отдельный завод.
"Росатом" начнет испытания топлива для "реактора будущего" на Белоярской АЭС в 2023 году
Кроме того, реакторы на быстрых нейтронах, работая на МОКС‑топливе, способны нарабатывать плутоний, которого хватит, чтобы обеспечить себя и при необходимости другие реакторы новым топливом. С моей точки зрения именно реактор на быстрых нейтронах это самое значимое, что создала Россия после перестройки. В принципе, реактор на быстрых нейтронах способен работать без дозаправки десятилетиями. Несмотря на это, сегодня 10 реакторов типа РБМК-1000 все еще работают в России. Многоцелевой научно-исследовательский реактор на быстрых нейтронах четвертого поколения поможет изучению технологий двухкомпонентной ядерной энергетики и другим научным целям.