Но картина решительно меняется при рассмотрении широкомасштабного внедрения ядерных реакторов на быстрых нейтронах и замыкании топливного цикла. Программа «Росатома» предполагает использовать блоки с «быстрыми» реакторами в сочетании с реакторами на тепловых нейтронах.
Росатом получил лицензию на производство ядерного топлива для «реактора будущего»
Сообщается, что отечественные реакторы на быстрых нейтронах ранее загружались обычным урановым топливом, т. к. отрабатывали на них натриевые технологии. В России учёные-атомщики вывели реактор БН-800 на номинальную мощность с полной загрузкой инновационным, так называемым МОХ-топливом. «Росатом» приступил к строительству в России атомного энергоблока с инновационным реактором на быстрых нейтронах БРЕСТ-ОД-300.
журнал стратегия
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.
А теперь этот плутоний вернули в реактор, впервые выведя его на номинальную мощность. Такой вид ядерного топлива называется МОКС-топливом. И это первый шаг к замыканию топливного цикла.
Когда этот плутоний отработает, часть его сгорит, отдав нам энергию, а другая часть будет переработана, и из нее сделают новое топливо, которое вновь загрузят в реактор, уже в третий раз! Мы привыкли и считаем в порядке вещей, что отходы, образующиеся в процессе производства или потребления, максимально перерабатывают, чтобы в том или ином виде вернуть их в нашу жизнь.
Это, в частности, позволит решить ресурсную проблему атомной энергетики, связанную с ограниченностью запасов природного урана. 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. В частности, реактор БН-800 в 2022 году был переведен на промышленное смешанное оксидное уран-плутониевое МОКС-топливо. Другой вид уран-плутониевого топлива для быстрых реакторов — нитридное СНУП-топливо, оно будет использоваться в первом инновационном реакторе со свинцовым теплоносителем БРЕСТ-ОД-300 строится в Северске в рамках отраслевого проекта "Прорыв".
Это единственный в мире успешно работающий более 40 лет быстрый реактор промышленного уровня мощности, эксплуатируемый в коммерческом режиме. БН-600 трижды признавался лучшим среди энергоблоков страны по показателям надежности и безопасности. Начало строительства — 1969 год. Продление проектного срока эксплуатации — 2010 год лицензия на продление до 2025 года. Для реакторов БН-350 и БН-600 использовалось обогащенное топливо, основной их задачей была отработка конструкции оборудования энергетических быстрых натриевых реакторов. Реактор БН-800 эксплуатируется на смешанном уран-плутониевом топливе и призван обеспечить отработку элементов замкнутого ядерного топливного цикла для перехода к новой технологической платформе. Начало работ по сооружению — 1985 год. Возобновление сооружения энергоблока — 1997 год. Физпуск — 2014 год. Энергопуск — 2015 год. Проект БН-1200: перспектива развития направления Разработка и реализация проектов БН-350, БН-600 и БН-800 позволили создать эффективную проектно-конструкторскую, производственную и эксплуатационную инфраструктуру, которая явилась базой для дальнейшего развития технологии БН.
Как мы уже рассказывали , самый первый экспериментальный реактор на быстрых нейтронах "Клементина" был построен в США в 1946 году. В 1959-м здесь же ввели исследовательский реактор БР-5, а спустя время после реконструкции он получил название БР-10. Одновременно с этим и после реакторы на быстрых нейтронах разного назначения исследовательские, демонстрационные, реакторы-размножители, реакторы для подводных лодок и мощные энергетические аппараты с разным типом теплоносителя ртуть, натрий-калий, натрий, свинец-висмут были созданы и работали с разной продолжительностью в восьми странах, включая Советский Союз. Но почему США, Великобритания, Франция, чуть раньше Германия свернули, притормозили или, как сейчас Япония, заморозили у себя подобные программы, а Россия, Индия и вслед за нами Китай пошли дальше? Ответ на этот и смежные вопросы ученые и профессионалы из России, Беларуси, Казахстана и Китая обсуждали на недавней конференции "Инновационные проекты и технологии ядерной энергетики", которая под эгидой "Росатома" была проведена в Москве. К этому моменту шли поэтапно, постепенно увеличивая в загрузке реактора долю смешанного уран-плутониевого топлива. И полный перевод БН-800 на промышленное МОКС-топливо - важный шаг к созданию в России двухкомпонентной атомной энергетики с замкнутым топливным циклом.
Быстрые нейтроны на земле, под водой и в реакторах Поднебесной: кто этому прокладывал дорогу?
| Мировой прорыв: уникальный реактор скоро заработает в Сибири | К тому же реакторы на быстрых нейтронах могут вовлекать в реакцию природный уран-238, что увеличивает общую долю топлива, которую можно «выжечь» в реакторе. |
| журнал стратегия | Сегодня в России успешно работает исследовательский реактор на быстрых нейтронах с натриевым теплоносителем БОР 60, однако его возраст уже перевалил за 45 лет. |
| "Росатом" испытает топливо для "реактора будущего" на Белоярской АЭС - 13.12.2022, ПРАЙМ | Это послужит дальнейшему развитию реакторов на быстрых нейтронах и пониманию, что происходит в радиационных полях с различными материалами». |
| Тихая ядерная революция: в России вывели на полную мощность «вечный» атомный реактор | В России учёные-атомщики вывели реактор БН-800 на номинальную мощность с полной загрузкой инновационным, так называемым МОХ-топливом. |
По принципу естественной безопасности
- Росатом получил лицензию на производство ядерного топлива для «реактора будущего»
- Что дадут "быстрые нейтроны" в ближайшей перспективе?
- Радиационные явления в реакторных материалах обсудили в Обнинске
- Ученые Росатома обсудили в Обнинске будущее развитие реакторов на быстрых нейтронах
Атомные реакторы нового поколения
- "Росатом" надеется ввести реактор "БРЕСТ" в 2028-2029 гг
- Заявка успешно отправлена!!
- Радиационные явления в реакторных материалах обсудили в Обнинске
- Бесконечная энергия: в России придумали способ сделать атомные электростанции «вечными»
- Multi-Purpose Fast Reactor (MBIR) |
- Что еще почитать
Россия сделала шаг к энергетике будущего
Мне тут задали вопрос, на который сходу не получилось ответить, "а чем реакторы на быстрых нейтронах лучше обычных, ВВР например? То есть в отработавшем топливе реактора на быстрых нейтронах можно добиться выхода делящегося вещества равного или большего, чем было загружено в него изначально. Элементы многоцелевого исследовательского реактора на быстрых нейтронах (МБИР) отправлены из Волгодонска в Димитроград на место постоянной сборки. Невольно возникает вопрос, а не отстанет Россия, ныне передовая страна со своим реактором на быстрых нейтронах БН-600, от Индии в области строительства быстрых реакторов? 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. разработка, испытание реакторов на быстрых нейтронах (быстрых реакторов).
Бесконечная энергия: «Росатом» строит первый в мире реактор с замкнутым циклом
Выяснить физику этого явления не удалось, что стало одной из причин отказа Франции от дальнейшего развития направления быстрых реакторов. Другой причиной стала невозможность получить от «Феникса» хоть какую-то экономическую эффективность. В 2010 году проект был окончательно закрыт. Сейчас в мире действует около десятка экспериментальных реакторов на быстрых нейтронах мощностью не более 20 МВт. Кто нас догонит? Первые быстрые реакторы в нашей стране использовались для наработки плутония, который после обогащения превращался в компонент атомной бомбы. Последний реактор для этих целей располагался в Железногорске и был закрыт в 2012 году. Состоящая из одного энергоблока, эта станция мощностью 350 МВт располагалась на полуострове Мангышлак вблизи г. Шевченко ныне Актау, Казахстан. Кроме выработки электроэнергии в тандеме с реактором работала опреснительная установка, дававшая расположенному в пустыне городу 120 тысяч кубометров воды в сутки. На момент эксплуатации БН-350 был единственной атомной опреснительной установкой в мире.
Он отработал с 1972 по 1999 год, затем был выведен из эксплуатации. Вторым промышленным энергоблоком стал БН-600 Белоярская АЭС , запущенный в 1980 году, который прибыльно и безаварийно работает до сих пор. На сегодня Россия является единственной страной, имеющей в промышленной эксплуатации два энергоблока на быстрых нейтронах с натриевым теплоносителем. На нашем пути трудностей тоже хватало. К примеру, как и у японцев, в 2014 году на БН-800 был сломан узел загрузочной машины, затем в процессе загрузки топлива обнаружились конструкционные недочёты элементов крепления на тепловыделяющих сборках. И всё же проект полностью довели до ума. В чисто технологическом плане в создании и эксплуатации реакторов на быстрых нейтронах США, Франция, Индия, Китай, Япония, Южная Корея и все остальные страны, имеющие отношение к ядерной энергетике, отстали от России на много лет. И не факт, что вообще когда-то догонят. Технологии промышленного реактора на быстрых нейтронах невозможно воспроизвести, зная лишь физику происходящих в нём процессов. Если БН-600 является площадкой для использования некоторых экспериментальных видов топлива, то БН-800 предполагает переход к практически безотходной ядерной энергетике и возможность широкого расширения топливной базы.
В Волгодонске отгрузили реактор на быстрых нейтронах Дата публикации: 21 апр 2022 г. Элементы многоцелевого исследовательского реактора на быстрых нейтронах МБИР отправлены из Волгодонска в Димитроград на место постоянной сборки. Теперь детали реактора общим весом более 360 тонн отправлены в Ульяновскую область в научно-исследовательский институт.
Такой принцип работы называют открытым ядерным топливным циклом ОЯТЦ. Быстрые же реакторы работают в условиях замкнутого ядерного топливного цикла ЗЯТЦ. В таком цикле из ОЯТ выделяют немного веществ, которые требуют захоронения, а остальное можно использовать повторно. В МОКС-топливе есть ещё один важный компонент — плутоний. Его у нас тоже очень много — ведь он копится в любом ядерном топливе при работе реактора.
И когда мы перерабатываем отработавшее топливо, то извлекаем из него плутоний. За ядерным топливом будущее? Этот материал представляет собой отличный энергетический источник — собственно, в МОКС-топливе он выступает основным энерговыделителем. Когда работает быстрый реактор, плутоний делится, отдаёт свою энергию натрию, а тот преобразует её в электричество. Но это ещё не всё. В ходе ядерных реакций из урана тоже образуется плутоний, который также благополучно делится и в конце концов отдаёт свою энергию в провода. То есть в процессе работы реактора плутоний тратится, но при этом нарабатывается из второго компонента — урана. Подарок будущим поколениям — Получается, что для производства МОКС-топлива у нас компонентов намного больше, чем для работы реакторов на тепловых нейтронах?
Для тепловых реакторов нужно постоянно добывать уран из-под земли, обогащать его, а потом этот драгоценный изотоп уран-235 выгорает. А в случае уранплутониевого топлива получается так: мы берём обеднённый уран и плутоний, кладём в реактор, там плутоний одновременно и выгорает, и нарабатывается. И дальше уже вопрос баланса. Козёл, МОХ и жёлтый кек: как хорошо вы понимаете язык атомщиков Есть так называемый коэффициент воспроизводства, то есть соотношение между тем, сколько плутония мы запихнули в реактор, и тем, сколько выгрузили после того, как сборка отработает. Если он меньше единицы, значит, выработалось меньше, чем сгорело. На тепловых реакторах коэффициент воспроизводства топлива гораздо меньше единицы. Для справки Идею быстрых реакторов предложил ещё в 30-е годы XX века лауреат Нобелевской премии по физике Энрико Ферми, «папа» первого в мире ядерного реактора. Он доказал, что быстрые реакторы способны создавать делящиеся материалы и поэтому в них можно попробовать максимально использовать возможности урана.
Эту идею тут же подхватили в СССР. Первый быстрый реактор, БН-1, построили в нашей стране в 1955 году. Он обладал низкой мощностью, зато проведённые на нём исследования доказали: в быстрых реакторах действительно можно воспроизводить топливо.
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.
Заявка успешно отправлена!!
- Станции и проекты
- Уникальный реактор обеспечит энергетическое будущее России
- Российские ученые: Реактор БН-800 полностью переведен на МОКС-топливо
- В России запустили «вечный» ядерный реактор - журнал стратегия
- В России завершается сборка мощнейшего «суперреактора» на быстрых нейтронах - Телеканал "Наука"
В шаге от безотходной ядерной энергетики
| Multi-Purpose Fast Reactor (MBIR) | | Россия продолжила работу с реакторами на быстрых нейтронах единственная в мире. |
| Ученые Росатома обсудили в Обнинске будущее развитие реакторов на быстрых нейтронах | Начался монтаж первой в мире реакторной установки на быстрых нейтронах со свинцовым теплоносителем — реактора четвёртого поколения БРЕСТ-ОД-300. |
| Российские атомщики совершили «Прорыв» за всё человечество | Научно-техническая конференция «Развитие технологии реакторов на быстрых нейтронах с натриевым теплоносителем (БН-2023)». |
журнал стратегия
"Росатом" завершил передачу 25 тонн высокообогащенного урана для первого китайского реактора на быстрых нейтронах. Причина, по которой нет плутониевых реакторов на быстрых нейтронах, впрочем, весьма простая. Раньше в российские реакторы на быстрых нейтронах загружали обычное урановое топливо, так как на них отрабатывали натриевые технологии. Научно-техническая конференция «Развитие технологии реакторов на быстрых нейтронах с натриевым теплоносителем (БН-2023)». Ранее ядерные реакторы в России, работающие на быстрых нейтронах, загружались обычным урановым топливом, поскольку работали по обыкновенным натриевым технологиям, сообщает Росатом начал в Северске строительство уникального энергоблока с реактором на быстрых нейтронах БРЕСТ-ОД-300.
Российские атомщики совершили «Прорыв» за всё человечество
| К «Прорыву» добавляется реактор | Исследуем, как работают реакторы на быстрых нейтронах и в чем заключается их преимущество в ядерной энергетике. |
| Россия сделала шаг к энергетике будущего — Фонд стратегической культуры | Россия первой запустила реактор на быстрых нейтронах с полным циклом использования МОКС-топлива, которое позволяет использовать неисчерпаемые запасы природного урана. |
| В России завершается сборка мощнейшего «суперреактора» на быстрых нейтронах - Телеканал "Наука" | Рассказываем, как устроены реакторы на быстрых нейтронах и почему они могут в корне изменить наше представление об энергетике. |
| В шаге от безотходной ядерной энергетики | Эксперт Уваров: Россия сделала новый важный шаг к атомной энергетике будущего. |
| В России до сих пор работают 10 ядерных реакторов «чернобыльского типа». Безопасны ли они? | Испытания говорят о появлении принципиально новых ядерных реакторов, так называемых реакторов на быстрых нейтронах. |
Россия сделала шаг к энергетике будущего
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. Выполнены запланированные исследования в обоснование безопасности многоцелевого исследовательского реактора на быстрых нейтронах МБИР и продления сроков эксплуатации БОР-60. В реакторах на быстрых нейтронах обходятся без замедлителей. Реакторы на быстрых нейтронах способны нарабатывать плутоний, которого хватит, чтобы обеспечить собственную работу и при необходимости другие реакторы новым топливом. «Росатом» начал монтаж первой в мире реакторной установки естественной безопасности на быстрых нейтронах со свинцовым теплоносителем. В отличие от водо-водяных энергетических реакторов (ВВЭР), реактор на быстрых нейтронах в качестве теплоносителя использует не воду, а жидкий металл, в данном случае — натрий.