Блок № 4 Белоярской АЭС оснащен реактором на быстрых нейтронах БН-800 установленной электрической мощностью более 800 МВт. «Росатом» приступил к строительству в России атомного энергоблока с инновационным реактором на быстрых нейтронах БРЕСТ-ОД-300. МБИР — многоцелевой исследовательский реактор на быстрых нейтронах — резко отличается от своих прошлых собратьев тем, что специально задуман как «многоликий». Мне тут задали вопрос, на который сходу не получилось ответить, "а чем реакторы на быстрых нейтронах лучше обычных, ВВР например?
Реактор БН-800 проработал год на топливе из отработавшего ядерного топлива
О строительстве уникального энергоблока с реактором на быстрых нейтронах, о неиссякаемом источнике безопасной атомной энергии и о том, почему небольшой сибирский город Северск становится одной из мировых атомных столиц, — в материале «». Научно-техническая конференция «Развитие технологии реакторов на быстрых нейтронах с натриевым теплоносителем (БН-2023)». Элементы многоцелевого исследовательского реактора на быстрых нейтронах (МБИР) отправлены из Волгодонска в Димитроград на место постоянной сборки.
Росатом делает значительный шаг вперед в трансмутации отходов уранового топлива
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. В принципе, реактор на быстрых нейтронах способен работать без дозаправки десятилетиями. По сути, реактор на быстрых нейтронах превратится в “перпетуум мобиле”. Многоцелевой научно-исследовательский реактор на быстрых нейтронах четвертого поколения поможет изучению технологий двухкомпонентной ядерной энергетики и другим научным целям. «Исследовать проблему вывода из эксплуатации быстрых реакторов можно на больших реакторах БН-600, БН-800.
Ядерный спор: Ученый и "Росатом" разошлись в вопросе о развитии отрасли
Благодаря взаимодействию с быстрыми нейтронами кюрий, нептуний и америций будут превращаться в другие, менее опасные химические элементы. Первый — БН-800, в котором также используются обедненный уран и плутоний из облученного топлива. Но топливо для БН-800 производится на Горно-химическом комбинате, а в Северске оно будет изготавливаться и эксплуатироваться на одной площадке. Это важная особенность концепции проекта «Прорыв»: он нацелен на создание ядерно-энергетических комплексов, состоящих из АЭС и заводов по регенерации и рефабрикации ядерного топлива. Эти комплексы, по замыслу авторов проекта, должны быть, во-первых, безопасны настолько, чтобы исключить любые аварии, требующие эвакуации или отселения местных жителей. Во-вторых, они должны выдерживать конкуренцию с другими видами генерации при сопоставлении их LCOE — средней расчетной себестоимости производства энергии в течение всего жизненного цикла электростанции. Благодаря созданию ядерно-энергетических комплексов, подобных ОДЭК, планируется решить три важные задачи атомной промышленности. Первая — полное использование энергетического потенциала уранового сырья.
Иными словами, есть возможность увеличить топливную базу атомной промышленности в сотню раз. Эта проблема должна решаться многократной переработкой одного и того же объема материалов, полученных из природного урана, с максимально возможным выделением из него полезных компонентов. Третья задача — снижение радиоактивности отходов с помощью переработки минорных актинидов. Все это в комплексе позволит повысить экологическую безопасность, экономичность и социальную приемлемость атомной энергетики.
Предусматривается, что новая исследовательская ядерная установка будет иметь несколько независимых петель с автономным охлаждением, набор инструментованных ячеек в активной зоне, а также большое количество ячеек для размещения материаловедческих сборок. Технические характеристики МБИРа позволят решать широкий спектр задач, в том числе в области экспериментального обеспечения научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ по созданию инновационных ядерно-энергетических установок нового поколения. Реактор позволит осуществлять отработку технологий замыкания топливного цикла и утилизации радиоактивных отходов, проводить комплексные исследования по радиационному материаловедению, включая создание новых конструкционных, топливных и поглощающих материалов, а также осуществлять комплексные экспериментальные работы с использованием нейтронного и других видов реакторных излучений для фундаментальных исследований. Мощность для исследовательского реактора не важна, но она прямо связана с нейтронным потоком, который и является главным инструментом исследований. А поток влияет на сроки набора дозы облучения — возможность провести эксперименты с облучением за три года вместо 10 лет безусловно важна для исследователей, и это и является главным преимуществом высокопоточного реактора, так же, как и возможность проведения экспериментов в более широком диапазоне температур.
На основе МБИРа создается самая современная исследовательская площадка не только для России, но фактически для всего мира. Росатом неоднократно заявлял, что открыт для взаимовыгодного сотрудничества в данном проекте со всеми заинтересованными сторонами, поэтому и возникла идея сформировать на базе МБИРа Международный центр исследований. Росатом предложил зарубежным партнерам уникальную возможность — принять участие в создании исследовательской инфраструктуры, которая нацелена на решение актуальных научных задач в обоснование инновационных реакторных концепций и будет отвечать всем передовым требованиям. Универсальная исследовательская установка с высоким нейтронным потоком не может быть реализована в малом масштабе или на модульной основе, таким образом, высокая стоимость — неизбежный фактор. Данный факт приводит к идее, продвигаемой МАГАТЭ, а именно к региональным «центрам коллективного пользования», в рамках которых один реактор может обслуживать потребности многих стран.
То есть можно, если сделать сначала компост, а потом вырастить на нём кабачки. И вот об этой стадии компоста атомщики умалчивают: плутоний и минорные актиноиды нужно сначала выделить из ОЯТ на очень сложном радиохимическом производстве. А где у нас такое делают? Например, на ПО «Маяк», то есть нужно или новое предприятие такого типа, или новый завод на самом «Маяке», что и опасно, и недешево. Если говорить про использование в реакторе БН-800 оксидного уран-плутониевого топлива МОКС, от английского mixed oxides , то основная проблема — в его дороговизне и экологической опасности.
Но на практике это не так: при выделения из отработавшего ядерного топлива плутония, который должен пойти на производство МОКС-топлива, на комбинате «Маяк» образуются огромные объемы вторичных радиоактивных отходов. По некоторым данным, при «переработке» из тонны ОЯТ образуется 4,5 тонны высокоактивных отходов, 150 тонн жидких среднеактивных отходов и более 1000 тонн жидких низкоактивных отходов. Мы помним, что радиационная катастрофа в 1957 году произошла именно на хранилище этих опасных отходов, а жидкие радиоактивные отходы комбинат выливал в речку Теча и различные озёра в конце 40-х и начале 50-х годов. Выделение отдельных радиоактивных элементов из общего «компота» — одна из задач озерского ПО «Маяк». Но процесс этот отнюдь не дешевый и сопряжен с рисками Источник: Артем Краснов Вообще среди адского коктейля под названием отработавшее ядерное топливо, среди 198 радиоактивных элементов, есть несколько под названием минорные актиноиды. Они в основном долгоживущие и в таблице Менделеева расположены рядом с ураном. И была древняя мечта атомщиков каким-то образом от них избавиться, уменьшить их срок жизни, чтобы строить хранилища РАО не более чем на 300 лет. Цезий-стронций за это время распадется, и всё, проблема вроде как решена. Идея называется словом трансмутация, и всё это очень красиво на бумаге, но есть вещи, о которых принято умалчивать. Сейчас речь идет только об эксперименте с работой реактора на топливе с примесью минорных актиноидов, а суть любого эксперимента в том, что ты не знаешь ответа — получится или нет.
Результат может быть положительный или отрицательный, то есть пока Росатом выдает желаемое за действительное. Они говорят: мы сжигаем радиоактивные отходы. Нет, на самом деле они готовятся проводить эксперимент на работающем промышленном реакторе, хотя такие исследования нужно проводить на экспериментальных реакторах. Но даже если эксперимент получится, речь идет об одном малом компоненте радиоактивных отходов, которые производит атомная энергетика. И это самое важное. Да, они планируют снизить опасность одних элементов, но они не уничтожат их, не превратят в абсолютно нерадиоактивную вещь, просто переведут в другое состояние. Трансмутация — это тупиковый путь.
Благодаря новым техническим решениям значительно сокращена длина натриевых систем, исключены течи радиоактивного натрия и его взаимодействие с воздухом. Также проработаны решения, улучшающие экономические параметры блока.
Так, благодаря изменениям в конструкции главного циркуляционного насоса второго контура, системы перегрузки, переходу от секционно-модульных на крупномодульные парогенераторы, улучшениям системы аварийного отвода тепла и холодной ловушки первого контура активной зоны снизились масса и стоимостные характеристики оборудования реакторной установки. А детальная проработка схемно-компоновочных и архитектурно-строительных решений и оптимизация генерального плана привели к сокращению строительных объемов. В итоге проектные показатели капитальных затрат на сооружение и, соответственно, себестоимость производства электроэнергии снизились, обеспечена конкурентоспособность по сравнению с перспективными блоками атомной и традиционной энергетики. Благодаря физическим особенностям активной зоны быстрого реактора для топлива можно использовать плутоний различного изотопного состава — из переработанного топлива как быстрых, так и водо-водяных реакторов, и добавлять минорые актиниды для их дожигания в реакторе , нарабатывать плутоний для новых порций топлива и востребованные изотопы. Срок службы блока с БН-1200М составляет минимум 60 лет. Как отмечает Сергей Шепелев, есть потенциал для роста до 80 лет, увеличения КИУМ — с 0,9 до 0,91, назначенного срока службы парогенераторов — с 30 до 60 лет, а также для удлинения топливной кампании. В 2023 году должны быть утверждены финансовые параметры проекта и пройдены общественные слушания.
журнал стратегия
| "Росатом" надеется ввести реактор "БРЕСТ" в 2028-2029 гг | Росатом начал в Северске строительство уникального энергоблока с реактором на быстрых нейтронах БРЕСТ-ОД-300. |
| К «Прорыву» добавляется реактор (12 февраля 2024) | | Росатом ЗАМКНУЛ ЯДЕРНЫЙ ЦИКЛ! Борис Марцинкевич. Четвертый энергоблок БН-800 Белоярской АЭС после очередной загрузки инновационным МОКС-топливом выведен на 1. |
| Россия сделала шаг к энергетике будущего — Фонд стратегической культуры | На Белоярской АЭС после планово-предупредительного ремонта (ППР) включили в сеть энергоблок № 4 с реактором на быстрых нейтронах БН-800. |
Multi-Purpose Fast Reactor (MBIR)
Несмотря на то, что разработкой реакторов на быстрых нейтронах занимались еще в СССР, для промышленного производства МОКС-топлива пришлось построить отдельный завод. Единственной страной кроме России, сумевшей запустить реактор на быстрых нейтронах промышленной мощности, оказалась Франция. В принципе, реактор на быстрых нейтронах способен работать без дозаправки десятилетиями. «Россия продолжает шаг за шагом использовать те уникальные преимущества, которые дают нашей отрасли мощные реакторы на быстрых нейтронах. Это послужит дальнейшему развитию реакторов на быстрых нейтронах и пониманию, что происходит в радиационных полях с различными материалами».
Ядерный спор: Ученый и "Росатом" разошлись в вопросе о развитии отрасли
По сравнению с западноевропейским аналогом уран-плутониевого топлива для легководных реакторов его преимущество в том, что РЕМИКС-топливом можно загрузить активную зону не частично а полностью, а также в возможности многократного рециклирования ОЯТ. Это следующий шаг российской науки в замыкании ядерного топливного цикла, ранее технология МОКС-топлива использовалась только для реактора на быстрых нейтронах БН-800. Как отметил Александр Угрюмов, полученные результаты также будут использованы для опережающей разработки и обоснования МОКС-топлива для перспективного инновационного реактора ВВЭР-С с регулированием спектра нейтронов предполагается, что данные установки смогут работать как в открытом, так и в замкнутом топливном цикле. Топливо для «быстрых» реакторов Внедрение замкнутого топливного цикла осуществляется прежде всего для реакторов на быстрых нейтронах, которые по своей физике изначально более «всеядны» с точки зрения топлива и делящихся материалов. Производство МОКС- и СНУП-топлива позволяет вовлекать в ядерный топливный цикл обедненный уран, постепенно ликвидируя его накопленные на складах запасы. Технологии топлива для «быстрых» реакторов с каждым годом развиваются.
Так что над созданием замкнутого ядерного топливного цикла, когда на отработавшем в реакторах существующих АЭС топливе работают реакторы нового поколения, ведущие ядерщики планеты бьются уже не одно десятилетие. Ведь по сути — это вечный двигатель, причем, абсолютно безопасный. Изображение: «Росатом» Эта технология позволяет не только перерабатывать ядерное топливо, но и использовать его практически до бесконечности.
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.
Если кратко, наш принцип состоит в том, чтобы органично совместить ядерный реактор с ускорителем элементарных частиц. Результатом такого синтеза будет ЯРЭС — ядерная релятивистская электростанция. Это реактор без сверхкритической массы делящихся продуктов и потому абсолютно взрывобезопасный. Он сможет работать на уране из отвалов радиохимических предприятий, на природном уране и даже на тории. И что чрезвычайно важно, он будет способен "дожигать" в короткоживущие изотопы всю ту гадость, которую сегодня мы не знаем, куда девать - радиоактивные отходы и облученное ядерное топливо, и даст возможность полностью перерабатывать долгоживущие продукты-актиноиды тепловыделяющих элементов подлодок и старых АЭС. Что позволит сократить объем радиоактивных отходов в разы и навсегда решить проблему нехватки урана для атомных станций, - поясняет профессор, доктору технических наук Игорь Острецов. Сердце ЯРЭС — линейный ускоритель Богомолова на обратной волне, сверхкомпактная супермашина по производству протонов с энергиями порядка 10 ГэВ. Классическому криогенному ускорителю на каждый ГэВ на выходе нужен 1 километр длины на 4 ГэВ — соответственно 4 километра , наш 4-ГэВ ускоритель Богомолова легко помещается в грузовой отсек транспортного самолета Ан-124 "Руслан".
Да, рядом аспектов ядерных релятивистских технологий у нас де-факто занимается Физико-энергетический институт в городе Обнинске Калужской области, ФЭИ, там недавно начались работы по глубоко подкритичным системам. Некоторые эксперименты по ЯРТ ведутся и в Дубне, в составе большой кооперации, но при очень скудном финансировании. Он со своей командой выступил идеологом и активным участником ограниченных экспериментов по ЯРТ в Дубне на массивной урановой сборке, вложив в них практически все собственные средства. А сейчас уже несколько лет обивает пороги Росатомовского начальства, добиваясь задумаемся!
А российские атомщики уже готовят настоящую энергетическую революцию. О строительстве уникального энергоблока с реактором на быстрых нейтронах, о неиссякаемом источнике безопасной атомной энергии и о том, почему небольшой сибирский город Северск становится одной из мировых атомных столиц, — в материале «Ленты. Энергия без границ По словам генерального директора госкорпорации «Росатом» Алексея Лихачева, к этому историческому событию-повороту наука и практика двигались 60 лет. Ведь идеи замыкания ядерного топливного цикла были высказаны еще советским физиком Александром Лейпунским и поддержаны академиком Курчатовым после запуска первой атомной электростанции в Обнинске. Так что над созданием замкнутого ядерного топливного цикла, когда на отработавшем в реакторах существующих АЭС топливе работают реакторы нового поколения, ведущие ядерщики планеты бьются уже не одно десятилетие. Ведь по сути — это вечный двигатель, причем, абсолютно безопасный.
Изображение: «Росатом» Эта технология позволяет не только перерабатывать ядерное топливо, но и использовать его практически до бесконечности.