Реакторы на быстрых нейтронах способны нарабатывать плутоний, которого хватит, чтобы обеспечить собственную работу и при необходимости другие реакторы новым топливом. "Росатом" завершил передачу 25 тонн высокообогащенного урана для первого китайского реактора на быстрых нейтронах.
К «Прорыву» добавляется реактор
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.
Иными словами, Россия сделала еще один важный шаг к созданию «вечного двигателя», пока на уровне эксперимента.
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.
В конце сентября блок был полностью загружен МОКС-топливом, изготовленным на Горно-химическом комбинате в городе Железногорске Красноярского края. 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.
Идея ЗЯТЦ заключается в том, чтобы извлекать энергию из радиоактивных материалов, которые до сих пор считались отходами и подлежали захоронению. Что само по себе крайне дорого и опасно. При выстраивании двухкомпонентной атомной энергетики с замыканием ядерного топливного цикла то, что не знали куда деть, становится ценнейшим сырьем — реакторы на быстрых нейтронах «питаются» тем, что остается после работы обычных реакторов.
Бесконечная энергия: «Росатом» строит первый в мире реактор с замкнутым циклом
Раньше в российские реакторы на быстрых нейтронах загружали обычное урановое топливо, так как на них отрабатывали натриевые технологии. В принципе, реактор на быстрых нейтронах способен работать без дозаправки десятилетиями. Интерфакс: Реактор на быстрых нейтронах БРЕСТ-300 в Томской области может быть введен в 2028-2029 гг., сообщил глава госкорпорации "Росатом" Алексей Лихачев в интервью телеканалу "Россия-24". «Прорыв» относится к поколению так называемых реакторов на быстрых нейтронах, работающих по принципу замкнутого цикла, то есть без отходов. При выстраивании двухкомпонентной атомной энергетики с замыканием ядерного топливного цикла то, что не знали куда деть, становится ценнейшим сырьем – реакторы на быстрых нейтронах «питаются» тем, что остается после работы обычных реакторов.
Российские учёные вывели реактор Белоярской АЭС на номинальную мощность
— лидерство России в мире по реакторам на быстрых нейтронах с натриевым теплоносителем. — лидерство России в мире по реакторам на быстрых нейтронах с натриевым теплоносителем. В реакторах на быстрых нейтронах обходятся без замедлителей.
Россия создала нейтронный «Прорыв»
В конце 2021 года заказчику были направлены макеты сборок системы управления и защиты для испытаний имитационной зоны реактора. Игорь Лейпи, ГК Softline: Объем поставок российских операционных систем в ближайшие годы увеличится как минимум вдвое До конца года 2022 года в Китай планируется отправить еще две партии топлива для стартовой загрузки реактора и первой перегрузки. Финансовые условия соглашения не раскрываются.
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. Потом 15 лет на АЭС шел ремонт, но при перезапуске снова произошла авария. С тех пор реактор не работает. Индия имеет исследовательский быстрый реактор FTBR, но с пуском демонстрационного реактора PFBR-500 у индийцев не ладится уже много лет по причине отсутствия опыта и специалистов. Многочисленные отказы экспериментального оборудования ставят под вопрос реализацию этого проекта.
Единственными серьезными конкурентами России в этой области сейчас являются китайцы, которые, однако, используют российское топливо с обогащенным ураном: они запустили экспериментальный реактор на быстрых нейтронах CEFR в 2011 году, а сейчас строят демонстрационный блок, который должен заработать в ближайшие годы.
Кириенко с американским министром энергетики С. Бодмэном относительно судьбы оружейного плутония [14] показали, что для подгрузки в реакторы БН-600 и БН-800 ежегодно нужно 1,5 т оружейного плутония. Расчеты показывают, что до 2021 г. Таким образом, в нарабатываемом продукте останется три тонны плутония, что позволит обеспечить начальную загрузку реактора БН-1800. Если в последующие после 2020 г. Очевидно, за время работы сибирских оборонных реакторов до пуска котельных будет наработано продукта еще лет на пять. Отсюда следует, что пуск завода РТ-2, который будет нарабатывать даже при переработке всего 800 т ОЯТ в год, то есть около 6,5 т энергетического плутония, должен произойти не ранее 2027-2030 гг. Вместе с тем эти расчеты не учитывают возможности переработки ОЯТ, выгруженного из реакторов БН после его выдержки хотя бы в течение 3-4 лет, то есть через 5 лет после загрузки.
С учетом такой возможности можно будет либо построить еще один реактор БН-1 800 после 2025-2026 г. Только в этом случае до 2030 г. С другой стороны, до 2050 г. Исходя из этого нельзя запаздывать с пуском завода РТ-2 более чем до 2040-2045 гг. Поэтому лучше ориентироваться на его пуск не позднее 2030 г. Куда более важно то обстоятельство, что после пуска завода РТ-2 количество энергетического плутония окажется выше потребляемого на реакторах БН-800 и БН-1 800. Кроме того, необходимо будет заняться переработкой ОЯТ реакторов БЫ, что резко снизит расход энергетического плутония из ОЯТ промышленных реакторов, работающих на обогащенном уране. Это потребует либо вводить не менее одного нового реактора БН-1 800 в пять лет, либо снижать мощность завода РТ-2, либо накапливать энергетический плутоний на складах, либо подгружать плутоний в тепловые реакторы. Со всем этим необходимо определиться заранее, до пуска завода РТ-2.
Исходя из соображений обеспеченности ядерным топливом, к 2050 г. По нашему мнению, это вполне обоснованные и разумные величины даже при значительных запасах природного урана в стране, а также при больших затратах на создание АЭС из-за возможного снижения цены топлива для АЭС с тРиэ быстрыми реакторами по сравнению с топливом для АЭС с тепловыми реакторами. Работа завода РТ-1, по мнению руководства завода, комбината и руководства соответствующих управлений Ро-сатома, будет обеспечена и без дополнительной загрузки его ОЯТ от реакторов ВВЭР-1000, которую предполагалось осуществить еще 10 лет назад. Во-первых, реактор БН-600 будет работать в основном на обогащенном уране еще лет 15, в связи с чем завод РТ-1, перерабатывая находящееся в хранилище ОЯТ, будет обеспечен сырьем лет на 20. Участие в изготовлении уран-плутониевого топлива для реакторов БН - серьезная работа в период до 2025-2030 гг. Однако можно ли считать вопросы строительства и последующей эксплуатации реакторов БН в рассмотренном объеме однозначно приемлемыми для страны и ее хозяйства? К сожалению, сейчас мы не можем четко и однозначно ответить на этот вопрос. Это зависит от более высокой цены натрия по сравнению с чистой водой, а также дополнительного контура охлаждения натрием реакторного натрия. С другой стороны, в связи со значительным повышением цен на природный уран тепловыделяющие уран-плутониевые сборки для реакторов БН могут быть дешевле урановых для реакторов ВВЭР.
Тем более что уран более дешевым не станет, особенно в России, где на новых урановых месторождениях его содержание в руде ниже по сравнению с ныне действующими. Без тщательного и конкретного просчета всех параметров даже только названных проблем трудно получить однозначный ответ на поставленные вопросы. Поэтому число быстрых реакторов в России до 2050 г. Тем не менее создание и пуск завода РТ-2 все равно будет выгодным, так как это позволит использовать выделенный плутоний в изготовлении смешанного оксидного МОХ-топлива для реакторов ВВЭР-1200. С экономической точки зрения это тоже будет выгодно из-за высоких цен на природный уран. Создание реакторов БН и установок по изготовлению и переработке топлива для них, по-видимому, также будет выгодным. Таким образом, развитие заключительной части ядерного топливного цикла со строительством двух-трех или «числом поболее» коммерческих реакторов БН, создание установок по переработке ОЯТ этих реакторов и изготовлению уран-плутониевых твэлов, а также строительство завода РТ-2 с использованием части получаемого на нем плутония для реакторов ВВЭР является экономически выгодным проектом и нужным делом. В целом работа, проводимая сегодня по развитию ядерной энергетики в России экономически и политически необходима нашему государству. Куртов А.
Синицына Т. Трушников В. Костин В. Новорефтов Р. Топорков Р. Куда идет атомная энергетика? Рябев Л. Концепция обращения с делящимися материалами, высвобождаемыми в ходе ядерного разоружения. Каграманян и др.
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. В 2014 году начали с обычного урана, в январе прошлого года после очередной перегрузки доля МОКС-топлива выросла до трети, а в январе этого года — до двух третей. В конце июня в реактор загрузили последнюю треть топлива, а в сентябре наконец его запустили, сообщает АиФ. У урана есть два изотопа, но топливный из них только один — уран-235. Остальное идет в отход, и в итоге образуется плутоний — искусственный топливный элемент, который является делящимся веществом.
Россия сделала шаг к энергетике будущего
В чем радиоэкологические преимущества реакторов на быстрых нейтронах и почему проблема замыкания ядерного топливного цикла касается каждого? 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. Более того, реакторы на быстрых нейтронах позволяют реализовать замкнутый топливный цикл, поскольку «сжигается» только уран-238, после переработки (извлечения продуктов деления и добавления новых порций урана-238) топливо можно вновь загружать в реактор. Испытания говорят о появлении принципиально новых ядерных реакторов, так называемых реакторов на быстрых нейтронах.
В России завершается сборка мощнейшего «суперреактора» на быстрых нейтронах
| БАЭС стала первой в мире станцией, работающей на ядерных отходах — 03.11.2023 — В России на РЕН ТВ | Росатом начал в Северске строительство уникального энергоблока с реактором на быстрых нейтронах БРЕСТ-ОД-300. |
| "Росатом" испытает топливо для "реактора будущего" на Белоярской АЭС - 13.12.2022, ПРАЙМ | Фактически реактор на быстрых нейтронах превратится в «перпетуум мобиле». |
Россия создала нейтронный «Прорыв»
Этот проект нужен для отработки технологии реакторов на «быстрых» нейтронах с использованием уранплутониевого топлива. БН-1200М, как следует из названия — это модернизированный реактор на быстрых нейтронах электрической мощностью 1200 МВт. Россия продолжила работу с реакторами на быстрых нейтронах единственная в мире. Этот проект нужен для отработки технологии реакторов на «быстрых» нейтронах с использованием уранплутониевого топлива. Четвертый энергоблок Белоярской АЭС с реактором на быстрых нейтронах был впервые полностью переведен на инновационное МОКС-топливо.
Реактор БН-800 проработал год на топливе из отработавшего ядерного топлива
Так, без обновления парка высокопоточных реакторов с достаточным потоком быстрых нейтронов в течение пары десятилетий ядерная наука может начать ощущать серьезную нехватку инструментария. Этот проект нужен для отработки технологии реакторов на «быстрых» нейтронах с использованием уранплутониевого топлива. «Росатом» начал возводить в Томской области уникальный реактор на быстрых нейтронах. разработка, испытание реакторов на быстрых нейтронах (быстрых реакторов). При выстраивании двухкомпонентной атомной энергетики с замыканием ядерного топливного цикла то, что не знали куда деть, становится ценнейшим сырьем – реакторы на быстрых нейтронах «питаются» тем, что остается после работы обычных реакторов.